在回调中调用解析器的设计模式答案

【问题标题】：Design Pattern for invoking a Parser in a callback在回调中调用解析器的设计模式
【发布时间】：2020-02-05 20:55:32
【问题描述】：

我有一个应用程序，当对应用程序执行某个操作时，它会调用回调函数。

在这个回调函数中，我想调用一个解析器（例如一个命令行解析器）。

只有当用户在命令行上使用“quit”命令时，此解析器才会在 while 循环中运行并退出并返回回调。

在 while 循环中，用户始终可以访问命令行。根据命令行上的用户输入，解析器采取独特的行动。例如，它将设置一个变量并像这样进入数据库：

command-line>a 100
command-line>

这里将 DB 中的参数a 设置为 100。

我想使用面向对象的设计对解析器进行建模。在这种情况下我可以使用哪种设计模式？

【问题讨论】：

你确定你需要一些非常花哨的图案吗？我只是让解析器成为一个具有parseCommand(std::string command) 之类的函数的类，然后从从用户输入/命令行读取的 while 循环中调用该类。编辑：哦，你到底想要一个解析器本身的设计，还是只为你的标题所暗示的调用步骤？
听起来像XY problem
在回调中运行命令解释器听起来可能会被锁定。
拥有一个有效的执行回调的 shell 是很自然的，而不是相反。一个简单的输入解析器只读取一整行输入，在空间上拆分它（如果您不必担心引用的字符串，这很简单），并检查第一个子字符串以查找要调用的“命令”，然后调用其对应的函数传递参数向量。
除非您希望 shell 锁定进程，否则也有一些解决方案。例如，将外壳和其余处理拆分为单独的线程。或者您可以轮询标准输入以查看是否有可读取的内容，如果没有，则进行一些处理，否则读取并处理一个命令。

标签： c++ oop design-patterns

【解决方案1】：

首先，大多数设计模式都因引入一流函数而过时。您需要的是一个动作名称调度表，基本上是the Command pattern。

假设以下定义：

using Tokens = std::vector<std::string>;
using Action = std::function<void(const Tokens&)>;

Tokens read_and_tokenize_line();
void larger_command(const Tokens&);

std::map<std::string, Action> dispatch_table = {
    {"a", [&](const Tokens& tokens){ my_database->set("a", tokens[1]); }},
    {"larger_command", &larger_command},
};

您可以如下编写核心循环：

while (true) {
    auto tokens = read_and_tokenize_line();
    if (tokens[0] == "quit")
        break;
    if (auto it = dispatch_table.find(tokens[0]); it != dispatch_table.end()) {
        it->second(tokens);
    } else {
        std::cerr << "command " << tokens[0] << " not known" << std::endl;
    }
}

【讨论】：

【解决方案2】：

您遇到的主要问题是您的解析器在while 循环中运行，这显然会阻塞您的用户界面。我认为这个问题是您要解决的（未说明的）问题。

首先，存在不需要在 while 循环中运行的解析器。 bison 在push mode 中时可以生成这样的解析器。通过使用这种解析器，您仍然可以依赖您的主 GUI 事件循环，并在回调中为解析器提供令牌，而不会阻塞。

然后，如果您正在为自己编写一个递归下降解析器，您可以生成一个解析器，它会在每次需要输入时自行中断并保存其状态。这将非常棘手，因为您必须保存解析器的整个状态，包括它的堆栈。这样做的方法是为所有函数使用一个显式堆栈（或许多堆栈，每个操作数类型一个），并将函数调用重写为 switch 语句中的一个大循环。这是（非常）困难且不可维护的。您可以从阅读this article 开始（处理问题的更简单版本）。

最后，您可以使用后台线程来托管解析器的 while 循环。使用管道或带有信号量的队列将数据发送到解析器（如果您可以自定义输入法）。这里的问题是这个后台线程将（可能）无法更新 UI，因为大多数框架都不是线程安全的。因此，您需要一种机制将信息从解析器发送回主 UI 线程（类似于 PostMessage。

参考文献

Bison - 推送解析器接口，GNU，https://www.gnu.org/software/bison/manual/html_node/Push-Parser-Function.html
C 中的协程，Simon Tatham，https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/coroutines.html
Win32 API - PostMessage，微软，https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-postmessagea

【讨论】：