Ruby中如何将含复杂表达式的公式替换为实际值并展示？

问题场景 #

我开发的应用将类Excel风格的公式存储在数据库中，通过eval方法计算最终结果（比如公式"a + b - c"能正常执行得到结果）。现在需要实现一个功能：把公式中的变量、复杂表达式替换为实际取值后展示，让用户清晰看到计算过程。

比如当a=3、b=2、c=1时，将原公式"a + b - c"展示为"3 + 2 - 1"。

涉及的典型公式示例包括：

• capital_commitment.committed_amount_cents * ( fund_unit_setting.management_fee * ( ( @end_date - @start_date ).to_i + 1 ) / 365 ) / 100
• AccountEntry.total_amount(capital_commitment.account_entries, name: 'Cost Of Exited Investments', end_date: @end_date)
• ( capital_commitment.unit_type && capital_commitment.unit_type == 'Series C' ) ? 0 : ( ( @current_portfolio_fmv + @distributions - @remittances ) * 0.2 )

解决方案代码 #

通过Ruby的parser库解析公式的AST（抽象语法树），提取所有需要求值的表达式，计算后生成映射表，后续即可用该映射表替换原公式中的表达式为实际值。

def parse_statement(binding)
  statement = formula
  buffer = Parser::Source::Buffer.new('(string)')
  buffer.source = statement
  ast = Parser::CurrentRuby.new.parse(buffer)

  expressions = []
  find_expressions(ast, expressions)
  expression_map = {}
  expressions.each do |exp|
    val = eval(exp, binding)
    expression_map[exp] = val unless (val.is_a?(ApplicationRecord) || val.is_a?(OpenStruct))
  end
  expression_map
end

def find_expressions(node, expressions)
  case node.type
  when :send
    expressions << node.loc.expression.source
  when :lvar, :ivar, :const
    expressions << node.loc.name.source
  when :str
    expressions << node.loc.expression.source
  end

  node.children.each do |child|
    find_expressions(child, expressions) if child.is_a?(Parser::AST::Node)
  end
end

代码说明 #

1. AST解析：使用Parser::CurrentRuby将公式字符串解析为抽象语法树，精准识别公式中的变量、方法调用、字符串等表达式。
2. 表达式提取：递归遍历AST节点，收集所有需要求值的表达式（包括实例变量、局部变量、常量、方法调用、字符串）。
3. 求值与映射：通过eval结合当前上下文的binding计算每个表达式的实际值，生成表达式到值的映射表（排除ActiveRecord模型和OpenStruct实例，避免展示无意义的对象引用）。
4. 替换展示：基于生成的expression_map，即可将原公式中的对应表达式替换为实际值，得到用户可读的计算过程展示。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mohith Thimmaiah