基于C＃语言的可编程表达式计算器设计

1. 说明：

先看看我们的成果：



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”



然后编辑我们的函数



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，里面有详细的注释

电子科技大学软件学院03级 周银辉