基于C＃语言的可编程表达式计算器设计

系统管理员 2021-12-17 05:47 238阅读 0赞

**基于C＃语言的可编程表达式计算器设计**  
             
      电子科技大学软件学院03级 周银辉  
                        转载请注明出处  
1. 说明：

先看看我们的成果：  
![p\_cal\_main.bmp][p_cal_main.bmp]  
   
   网上的表达式计算器有很多，但这次我们来点，不同的，有两点：  
   1）用户可以编程以扩充计算器的函数  
     即右下角那个“添加函数按钮”  
     比如，我们想增加一个"Factarial"阶乘函数，我们可以“添加函数”  
![p\_cal\_addFun.bmp][p_cal_addFun.bmp]  
   
然后编辑我们的函数  
![p\_cal\_edit.bmp][p_cal_edit.bmp]  
   
  最后“生成”即可，主窗口上会自动添加一个"Factarial"按钮，然后就可以使用了（该函数将一直存在，除非你手动删除它）  
  其实，主窗口上的所有函数按钮都是这样生成的

2）我们对表达式的计算将摆脱传统的观点（即传统的对表达式进行词法分析，语法分析等等），在编写我们的计算器的代码中，不会有任何的词法分析、语法分析、后缀表达式转换等  
   等。  
     启发来自于这里:  
     假设有一个函数F  
     double F()  
     \{  
         double r = 3\*4.5+sin(50);  
         return r;  
     \}

那么，我们就可以 Console.WriteLine("\{0\}",F());      
     我们计算了3\*4.5+sin(50)，但我们有进行麻烦的词法分析与语法分析吗？没有，谁帮我们做了，编译器，ok,关键就在这：如果计算器用户在计算器主窗口上输入表达式  
     3\*4.5+sin(50),我们负责把它传给F中的r,然后我们再把F的返回值输出到用户界面上就OK了，我们要做的就这些。

2 计算器上的函数  
  2.1 函数按钮对应的函数在哪里？  
      在Functions.dll中，不要指望这我微软给我们的，因为函数是用户编写的，我们也不知道用户会编写什么样的函数，他甚至可以编写一个播放音乐的函数（呵呵，我们的计算器  
完全可以做到这点，不过似乎对于一个计算器来说这有些过分了）  
  2.2 谁来负责Functions.dll的生成？  
      不是.net2003,不是.net2005，是我们的计算器  
      要在用户自定义函数的时候将函数打包到Functions.dll中，就涉及到一个编译问题，我们将负责这一工作  
  2.3 谁给了我们编译的权利？  
      System.CodeDom.Compiler和Microsoft.CSharp名字空间中有我们的答案（请参见Msdn）

我们的Functions.dll打包成功以后，我们就可以在计算表达式是调用其中的函数了

3 表达式的计算  
   3.1 如何计算？  
       在前面计算 3\*4.5+sin(50)的例子中，已经说过，我们将利用编译器帮我们计算，我们仅仅像Console.WriteLine("\{0\}",F())一样简单地将函数F的返回值输出给用户（F的返回值就是表达式的值）：  
     double F()  
     \{  
         double exp = 3\*4.5+sin(50);//假设3\*4.5+sin(50)就是用户输入的表达式  
         return exp;  
     \}  
   3.2 F()从哪里来？到哪里去？  
   F()肯定不是我们事先写好的，因为其中的exp的初始表达式是用户来写的  
   我们将这样来解决这一问题：在用户输入表达式以后动态地生成函数F()的代码 －> 将该代码编译 -> 调用编译成功后的程序集中的该函数  
        /// <summary>  
        /// 将数学表达式转化为C\#程序  
        /// </summary>  
        /// <param name="express">用户输入的数学表达式</param>  
        /// <returns>返回C\#程序代码</returns>  
        public static string TranslateToCSharp(string express)  
        \{  
            string s = "";  
            if (File.Exists(Function.GetPathOfFunctionDll()))  
            \{  
                s += "using "+Function.FunctionNameSpace + ";\\n";  
            \}  
              
            s +=  
             "using System;\\n" +  
             "namespace ComputeUnit\\n" +  
             "\{\\n" +  
                "public class Compute\\n" +  
                "\{\\n" +  
                "   public static double GetResult()\\n" +  
                "   \{\\n" +  
                "      return "+  TranslateToCSharpExpress(express) + ";\\n"+  
                "   \}\\n" +  
                "\}" +  
            "\}\\n";

return s;  
        \}  
     这里的GetResult（）函数也就是我们所说的函数F（）  
        
      3.3 谁帮我们取得计算结果？  
          反射！  
           
          假设用户输入了表达式express,我们将如同下面的代码所叙述的那样计算它

string source = TranslateUnit.TranslateToCSharp(express);

//这里加载了函数dll  
            string\[\] dlls = new string\[1\];  
            dlls\[0\] = Function.GetPathOfFunctionDll(); //这里加载了前面所说的Functions.dll  
             //编译  
            CompilerResults results = CompilerUnit.Compile(source, false,true, dlls,null);

//重要:利用反射获取计算结果  
            if (results.Errors.Count == 0)  
            \{  
                Assembly ass = results.CompiledAssembly;

Type tp = ass.GetType("ComputeUnit.Compute");//ass.GetType("MyNamespace.MyClass");

// 获取方法  
                MethodInfo mi = tp.GetMethod("GetResult");//tp.GetMethod("MyMethodl");

// 创建实例  
                Object obj = System.Activator.CreateInstance(tp);

//执行方法  
                try  
                \{  
                    object res = mi.Invoke(obj, null);  
                    this.Output(res.ToString(), false, Color.Blue); //将计算结果输出给用户

\}  
                catch (Exception ex)  
                \{  
                    MessageBox.Show(ex.ToString());  
                \}

以上仅仅简要叙述了此程序的核心问题，除此之外还有许许多多的细节问题，如果需要了解更多，你可以下载此程序的源代码[http://files.cnblogs.com/zhouyinhui/ProgramCalculator.rar][http_files.cnblogs.com_zhouyinhui_ProgramCalculator.rar]，里面有详细的注释

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[p_cal_addFun.bmp]: /images/20211217/c46b122c4e124021bd37ebf5fac51ae6.png
[p_cal_edit.bmp]: /images/20211217/529f2eb0be9d4b9bb107e48e3e54e9f1.png
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