解释 Python 3.6 中的 AST：isinstance vs. monkey-patching vs. visit_NodeType vs. macros？

Question

假设我想写一个微型解释器可以用二元运算评估表达式 Plus、一元运算Negate和整型常量

我目前只对 AST 的解释感兴趣，所以为了简单起见，让我们跳过标记化和解析。

在Haskell中，有一种或多或少的规范方法：

data Ast = Plus Ast Ast | Negate Ast | IntConst Int

ev :: Ast -> Int
ev (Plus a b) = (ev a) + (ev b)
ev (Negate x) = - (ev x)
ev (IntConst i) = i

main = print $ show $ ev $ (Plus (IntConst 50) (Negate $ IntConst 8))

现在，Python 3.6 似乎没有代数数据类型。我的问题是似乎有许多可能的解决方法。最明显的一个正在使用 isinstance:

class Plus:
  def __init__(self, first, second):
    self.first = first
    self.second = second

class Negate:
  def __init__(self, first):
    self.first = first

class IntConst:
  def __init__(self, value):
    self.value = value

def ev(ast):
  if isinstance(ast, Plus):
    return ev(ast.first) + ev(ast.second)
  elif isinstance(ast, Negate):
    return - ev(ast.first)
  elif isinstance(ast, IntConst):
    return ast.value

print(ev(Plus(IntConst(50), Negate(IntConst(8)))))

这可以正常工作并按预期打印 42，但看起来有些嘈杂。

这里还有几个选项，但每个选项都有一些缺点：

使用猴子补丁：例如this example 定义一堆 ???_execute 解释器中的方法，然后将它们附加到 classes 代表 AST 的元素。这看起来很可怕对我来说（我不想知道如果我尝试执行会发生什么两个独立的 ASTs 和两个不同的解释器并行：一切都会休息，对吧？）。
定义一个generic NodeVisitor 对于每种类型的 AST 节点都有一个 visit_??? 方法，然后进行一些调度从字符串中粘贴正确的方法名称和 class 的名称传递给 visit 方法的实例。这似乎更健壮，但我不喜欢方法名称是永久重建的：解释器应该专注于 AST，而不是生成自己的源代码（方法名称）。
使用一些 apparently can generate case-classes 的额外宏小工具。我现在不想使用任何第三方工具，我想要一点点尽可能独立于其他所有内容的脚本。

我没有找到 this related question 的答案令人满意，因为唯一的答案只是链接到一些外部工具，而且不再维护。

那么，在 Python 3.6.x 中是否有一些标准的方法来为 AST 定义解释器没有上述缺点？还是我应该坚持 isinstance？或者实现很好的旧 Java 风格 Visitor（不确定它是否被认为是 pythonic）？

编辑

使用@juanpa.arrivillaga提出的functools，我想出了以下内容：

使用collections.namedtuple和functools.singledispatch：

from collections import namedtuple
from functools import singledispatch

Plus = namedtuple('Plus', ['left', 'right'])
Negate = namedtuple('Negate', ['arg'])
IntConst = namedtuple('IntConst', ['value'])

@singledispatch 
def ev(x): raise NotImplementedError("not exhaustive: %r" % (type(x)))
ev.register(Plus, lambda p: ev(p.left) + ev(p.right))
ev.register(Negate, lambda n: -ev(n.arg))
ev.register(IntConst, lambda c: c.value)

print(ev(Plus(IntConst(50), Negate(IntConst(8)))))

但是，如果 ev 是一个方法，它似乎不起作用，因为它无法在 self 参数上分派（参见 this related question)，所以我只能得到一个函数ev，但没有代表interperter的实例。

Answer 1

如果您正在寻找更简洁的代码，我认为 functools.singledispatch 装饰器适用于这种情况：

import functools

class Plus:
  def __init__(self, first, second):
    self.first = first
    self.second = second

class Negate:
  def __init__(self, first):
    self.first = first

class IntConst:
  def __init__(self, value):
    self.value = value

@functools.singledispatch
def ev(ast):
    raise NotImplementedError('Unsupported type')

@ev.register(Plus)
def _(ast):
    return ev(ast.first) + ev(ast.second)

@ev.register(Negate)
def _(ast):
    return -ev(ast.first)

@ev.register(IntConst)
def _(ast):
    return ast.value

print(ev(Plus(IntConst(50), Negate(IntConst(8)))))

解释 Python 3.6 中的 AST：isinstance vs. monkey-patching vs. visit_NodeType vs. macros？

Interpreting ASTs in Python 3.6: isinstance vs. monkey-patching vs. visit_NodeType vs. macros?

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