C++如何实现一个命令模式_C++将请求封装成对象以实现解耦和可撤销操作

命令模式将请求封装为对象,实现发送者与接收者的解耦,支持撤销、重做和延迟执行;在C++中通过Command接口、具体命令、接收者、调用者和客户端协作完成,可用于GUI操作、事务管理等场景。

c++如何实现一个命令模式_c++将请求封装成对象以实现解耦和可撤销操作

命令模式是一种行为设计模式,它将请求封装成对象,从而使你可以用不同的请求、队列、日志记录来参数化其他对象。在C++中实现命令模式,能有效解耦发送者和接收者,并支持撤销、重做、延迟执行等高级功能。

命令模式的核心思想

命令模式的关键在于把“操作”变成一个对象——即命令对象。这个对象知道要执行什么操作、由谁来执行,并可以触发执行。这样,调用方不需要了解具体执行逻辑,只需要持有命令对象并调用其执行方法即可。

主要角色包括:

Command(命令接口):定义执行操作的接口,通常包含execute()和可选的undo()ConcreteCommand(具体命令):实现命令接口,绑定一个接收者,并在execute中调用接收者的方法Receiver(接收者):真正执行操作的对象Invoker(调用者):持有命令对象,负责触发命令执行Client(客户端):创建命令对象并绑定接收者

基本实现示例

下面是一个简单的文本编辑器中的“打开文件”和“保存文件”命令的实现:

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#include #include #include 

// 接收者:处理实际操作class TextEditor {public:void openFile(const std::string& filename) {std::cout << "打开文件: " << filename << "n";}

void saveFile() {    std::cout << "保存当前文件n";}

};

// 命令基类class Command {public:virtual ~Command() = default;virtual void execute() = 0;virtual void undo() = 0;};

// 具体命令:打开文件class OpenFileCommand : public Command {private:TextEditor* editor;std::string filename;

public:OpenFileCommand(TextEditor* e, const std::string& f) : editor(e), filename(f) {}

void execute() override {    editor->openFile(filename);}void undo() override {    std::cout << "关闭文件: " << filename << "n";}

};

// 具体命令:保存文件class SaveFileCommand : public Command {private:TextEditor* editor;

public:SaveFileCommand(TextEditor* e) : editor(e) {}

void execute() override {    editor->saveFile();}void undo() override {    std::cout << "撤销保存操作n";}

};

// 调用者:按钮或快捷键class Button {private:Command* command;

public:void setCommand(Command* cmd) {command = cmd;}

void click() {    if (command) command->execute();}

};

支持撤销与历史记录

命令模式的强大之处在于能轻松实现撤销和重做。通过维护一个命令,每执行一个命令就压入栈中,撤销时弹出并调用undo()方法。

class CommandHistory {private:    std::stack history;

public:void push(Command* cmd) {history.push(cmd);}

void undo() {    if (!history.empty()) {        Command* cmd = history.top();        history.pop();        cmd->undo();    }}

};

使用方式:

int main() {    TextEditor editor;    CommandHistory history;
OpenFileCommand openCmd(&editor, "main.cpp");SaveFileCommand saveCmd(&editor);Button openBtn, saveBtn;openBtn.setCommand(&openCmd);saveBtn.setCommand(&saveCmd);openBtn.click();  // 执行:打开文件saveBtn.click();  // 执行:保存文件history.push(&openCmd);history.push(&saveCmd);history.undo();   // 撤销保存history.undo();   // 撤销打开return 0;

}

优点与适用场景

使用命令模式带来的好处:

解耦发送者与接收者:调用者无需知道具体执行细节支持撤销/重做:只需在命令对象中实现undo()方法可扩展性强:新增命令无需修改现有代码支持宏命令:可将多个命令组合成一个复合命令可用于任务队列:命令可被序列化、延迟执行或跨线程执行

常见应用场景包括GUI按钮、菜单项、事务系统、操作日志、远程方法调用等。

基本上就这些。命令模式通过把“动作”变成对象,让程序结构更灵活,也更容易支持复杂交互逻辑。关键是设计好命令接口和管理好生命周期,避免悬空指针问题。使用智能指针(如std::shared_ptr)可以进一步提升安全性。

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