python - 在 Python 3.6 : isinstance vs. 中解释 ASTs 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和整数常量。

我目前只对 AST 的解释感兴趣，因此，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式来做到这一点:

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:

1. 使用猴子补丁:例如this example定义一堆 ???_execute解释器中的方法，然后将它们附加到类代表 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:一切都会休息一下，对吧？)。
2. 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类的名称传递给 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)。
3. 使用一些额外的 macro-gizmos apparently can generate case-classes 。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？还是我应该坚持使用 isinstance？或者实现良好的旧 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，我得出了以下结论:

1. 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(dispatch)(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 装饰器在这种情况下会起作用:

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)))))