在编程语言中，表达式解析器与计算器是常见的工具，它们能够解析和计算数学表达式。本文将介绍如何在C#中设计和实现一个简单的基于接口的表达式解析器与计算器，使用逆波兰表示法（RPN）。逆波兰表示法是一种表达算术运算的方法，其中运算符位于其操作数之后。这种表示法的一个优点是它消除了括号的需要，并且可以更容易地实现表达式的计算。
在深入本文之前，建议读者先了解表达式和逆波兰表示法的基本概念。可以参考，它详细介绍了如何使用RPN进行表达式求值。
在C#中，通过定义一组接口来实现表达式解析器和计算器。这些接口包括：
IOperand：表示操作数的接口。IOperator：表示操作符的接口。IArithmeticOperations：定义了二元算术操作符（+，-，*，/，%）的接口。IComparisonOperations：定义了所有比较操作符（>，>=，<，<=，==，!=）的接口。ILogicalOperations：定义了逻辑操作符（&&，||）的接口。这些接口的目的是让每个操作数支持一组操作，而操作符则使用这些操作数支持的操作来评估一对操作数。例如，长整型操作数支持算术和比较操作，而字符串可能只支持比较操作。布尔操作数仅支持逻辑操作。
操作数类是实现IOperand接口的抽象基类，它还提供了数据存储功能。
LongOperand：特定于长整型（Int64和Int32）类型的操作数类，实现了IArithmeticOperations和IComparisonOperations接口。BoolOperand：特定于布尔类型的操作数类，仅实现了ILogicalOperations接口。OperandHelper：一个静态类，提供对象工厂功能，根据传递的类型创建适当的操作数对象。对于新类型的操作数，如小数/字符串或用户定义的类型（例如矩阵），需要扩展这个工厂方法。
操作符接口IOperator定义了一个名为Eval的方法，用于评估表达式的左侧和右侧。
Operator：实现此接口的抽象基类，提供了操作符的数据存储。ArithmeticOperator、ComparisonOperator、LogicalOperator：分别支持IArithmeticOperations、IComparisonOperations、ILogicalOperations的操作符类。OperatorHelper：一个帮助类，提供创建适当操作符对象的对象工厂功能。这个类还提供了确定操作符优先级的服务，这是基于定义在m_AllOps变量中的操作符的相对索引。它还提供了在解析输入表达式字符串时使用的正则表达式。表达式解析是通过Tokenizer类实现的，它使用正则表达式解析输入表达式字符串。
TokenEnumerator类支持IEnumerator接口，并用于遍历输入表达式字符串中的各种标记。表达式中的标记作为Token对象返回给调用者。给定的表达式可以被解析为算术、逻辑或比较表达式类型。这由枚举ExpressionType::ET_ARITHMETIC、ExpressionType::ET_COMPARISON和ExpressionType::ET_LOGICAL控制。也可以给出这些枚举类型的组合。例如，要将表达式解析为所有这些类型，请将ExpressionType.ET_ARITHMETIC | ExpressionType.ET_COMPARISON | ExpressionType.ET_LOGICAL传递给Tokenizer构造函数。
RPN序列的生成是在RPNParser::GetPostFixNotation方法中进行的，它使用了上述C++文章中描述的算法。返回值是一个包含RPN序列中的操作数和操作符的ArrayList。
此方法接受一个参数bFormula，用于确定正在解析的表达式是公式（如x+y*z/t的形式）还是具有直接值（如3+6*7/2）。如果表达式不是公式，则此方法提取值并将其存储在Token对象中，以便后续评估。如果表达式是公式，则需要将对应变量的值作为哈希表单独传递以进行评估。
实际的表达式评估是通过RPNParser::EvaluateRPN方法执行的，它也是基于上述C++文章中描述的算法。此方法接受RPN序列的ArrayList作为输入，如果表达式是公式，则还需要一个包含表达式中变量值的哈希表。
解析器的典型用法如下：
C# RPNParser parser = new RPNParser();
string szExpression = @"
((2+3)*2<10 || 1!=1) && 2*2==4";
parser.EvaluateExpression(szExpression, Type.GetType("System.Int64"), false, null);
附带的代码包含一个基于表单的应用程序，用于测试逻辑。它使用RPN_Parser::Convert2String()方法获取RPN序列的字符串表示。
解析器可以通过继承Operand和Operator类来轻松扩展以支持新的操作数类型和操作符。由于解析和评估逻辑完全基于接口，通常不需要更改那里的任何内容。当然，如果添加了新的操作符，需要扩展工厂类以支持新类型，并且如果添加了新的操作符，则需要修改OperatorHelper类中使用的正则表达式及其优先级信息。