面试题：Rust中if表达式复杂条件判断之动态条件生成与性能优化

Question

在一个Rust项目中，有一个动态生成条件的场景。例如，从配置文件中读取一系列条件判断规则，这些规则可能涉及多个变量（变量类型包含整数、布尔值等）的比较与逻辑组合。假设已经有一个函数`read_rules_from_config()`可以读取这些规则并返回一个代表条件逻辑的字符串。编写代码将这个字符串解析为实际的if表达式逻辑并执行，同时要考虑性能优化，例如减少不必要的计算和内存分配。请给出关键代码片段并说明整体设计思路。

Answer 1

整体设计思路

1. 解析字符串：使用解析库将字符串解析成抽象语法树（AST），以表示条件逻辑。
2. 求值AST：遍历AST，根据变量值对条件进行求值。
3. 性能优化：缓存变量值，避免重复计算；在解析过程中尽量减少不必要的内存分配。

关键代码片段

use pest::Parser;

// 定义语法规则
#[derive(Parser)]
#[grammar = "condition.pest"]
struct ConditionParser;

// 条件表达式的AST节点
enum ConditionNode {
    Variable(String),
    Integer(i32),
    Boolean(bool),
    Equal(Box<ConditionNode>, Box<ConditionNode>),
    And(Box<ConditionNode>, Box<ConditionNode>),
    // 可以根据需要添加更多逻辑操作符和节点类型
}

// 从Pest AST转换为自定义AST
fn transform_ast(ast: pest::iterators::Pair<Rule>) -> ConditionNode {
    match ast.as_rule() {
        Rule::variable => ConditionNode::Variable(ast.as_str().to_string()),
        Rule::integer => ConditionNode::Integer(ast.as_str().parse().unwrap()),
        Rule::boolean => ConditionNode::Boolean(ast.as_str() == "true"),
        Rule::equal => {
            let mut children = ast.into_inner();
            let left = transform_ast(children.next().unwrap());
            let right = transform_ast(children.next().unwrap());
            ConditionNode::Equal(Box::new(left), Box::new(right))
        }
        Rule::and => {
            let mut children = ast.into_inner();
            let left = transform_ast(children.next().unwrap());
            let right = transform_ast(children.next().unwrap());
            ConditionNode::And(Box::new(left), Box::new(right))
        }
        _ => unreachable!(),
    }
}

// 求值AST
fn evaluate_ast(node: &ConditionNode, variables: &HashMap<String, ConditionNode>) -> bool {
    match node {
        ConditionNode::Variable(name) => evaluate_ast(variables.get(name).unwrap(), variables),
        ConditionNode::Integer(_) | ConditionNode::Boolean(_) => match node {
            ConditionNode::Integer(i) => *i == 0,
            ConditionNode::Boolean(b) => *b,
            _ => unreachable!(),
        },
        ConditionNode::Equal(left, right) => evaluate_ast(left, variables) == evaluate_ast(right, variables),
        ConditionNode::And(left, right) => evaluate_ast(left, variables) && evaluate_ast(right, variables),
    }
}

fn main() {
    let rules_str = read_rules_from_config();
    let parsed = ConditionParser::parse(Rule::condition, &rules_str).expect("Failed to parse");
    let ast = transform_ast(parsed.next().unwrap());

    let mut variables = HashMap::new();
    variables.insert("var1".to_string(), ConditionNode::Integer(5));
    variables.insert("var2".to_string(), ConditionNode::Boolean(true));

    let result = evaluate_ast(&ast, &variables);
    println!("Result: {}", result);
}

说明

1. pest库：用于解析字符串为AST，condition.pest文件定义了条件逻辑的语法规则。
2. 自定义AST：ConditionNode枚举表示自定义的AST节点，方便求值。
3. 求值函数：evaluate_ast函数递归遍历AST，根据变量值计算条件结果。
4. 变量管理：variables哈希表存储变量值，在求值时使用。