C++如何实现命令设计模式?C++请求封装与撤销功能实现【设计模式】

命令模式在C++中通过将请求封装为Command接口对象实现解耦,支持参数化、排队、日志与撤销;Invoker调用execute()/undo()而不依赖Receiver细节,Receiver仅执行具体逻辑,命令对象应轻量、无状态或仅存必要上下文,撤销需缓存状态并用智能指针管理生命周期。

c++如何实现命令设计模式?c++请求封装与撤销功能实现【设计模式】

命令模式在C++中核心是把“请求”封装成对象,从而支持参数化、排队、日志、撤销等操作。关键在于定义统一的命令接口,让调用者(Invoker)不依赖具体操作细节,而接收者(Receiver)只负责执行实际逻辑。

命令接口与具体命令类

定义抽象基类 Command,声明虚函数 execute() 和可选的 undo();每个具体操作(如打开文件、保存、撤回)派生一个命令类,内部持有对 Receiver 的引用或所需数据。

Receiver 不直接被 Invoker 调用,而是由 Command 在 execute() 中调用其方法命令对象应尽量无状态,或仅保存执行必需的最小上下文(如文件名、旧文本、坐标)若需撤销,undo() 必须能恢复到 execute 前的状态,通常需在 execute 中缓存关键信息

支持撤销的命令管理

std::stack> 管理已执行命令,每次 execute 后压入栈;调用 undo 时弹出栈顶并调用其 undo()。注意:不是所有命令都支持撤销(如“退出程序”),可加 isUndoable() 接口或用空实现。

撤销后通常需禁用重做(Redo),若需支持,可额外维护一个 redo 栈,在 undo 时把命令移入 redo 栈避免裸指针,用智能指针管理命令生命周期,防止内存泄漏命令对象一般是一次性使用的,执行/撤销后可析构,无需复用

调用者(Invoker)解耦设计

Invoker 持有 Command* 或 std::function,但更推荐持有 Command 接口指针(或 std::unique_ptr),通过 setCommand() 注入不同命令。它不关心命令做什么,只负责触发 execute() 或 undo()。

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可扩展为支持宏命令(MacroCommand):聚合多个子命令,统一 execute/undo菜单项、快捷键、按钮等 UI 元素均可作为 Invoker,绑定不同命令实例Invoker 可记录命令执行时间、失败重试策略,或转发给日志模块

一个简明示例:文本编辑器的撤销操作

假设 Receiver 是 TextDocument,有 insert(text) 和 deleteLast() 方法。命令类 InsertCommand 在构造时保存待插入文本,在 execute() 中调用 insert(),在 undo() 中调用 deleteLast()(前提是知道删多少字符——所以它还需缓存 length)。

构造 InsertCommand(doc, “hello”) → 缓存 doc 和 “hello” 长度 5execute() → doc.insert(“hello”)undo() → doc.deleteLast(5)Invoker(如 Editor 类)持有一个 std::stack,每次成功 execute 后 push(std::move(cmd))

基本上就这些。命令模式在 C++ 中不复杂,但容易忽略内存管理和撤销状态一致性。只要接口清晰、职责分明,就能自然支持请求队列、事务回滚和用户级撤销功能。

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