C++命令模式

傍晚的微风

300人浏览 · 2025-10-25 13:51:44

傍晚的微风 · 2025-10-25 13:51:44 发布

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求封装为一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化，支持请求的排队、记录日志、撤销等操作。这种模式将请求的发送者和接收者解耦，使它们之间不直接交互。

命令模式的核心角色

命令（Command）：定义执行操作的接口，通常包含一个execute()方法
具体命令（Concrete Command）：实现命令接口，绑定接收者和具体操作
接收者（Receiver）：执行命令所对应的操作，知道如何实施与执行请求相关的操作
调用者（Invoker）：要求命令执行请求，持有命令对象并安排其执行
客户端（Client）：创建具体命令对象并设置其接收者

命令模式的实现示例

下面以"遥控器控制家电"为例展示命令模式的实现，遥控器（调用者）可以执行各种命令（如开灯、关灯、开电视等），并支持撤销操作：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>

// 前向声明
class Command;

// 接收者：家电设备
class Light {
private:
    std::string location;

public:
    Light(const std::string& loc) : location(loc) {}

    void on() {
        std::cout << location << " 灯已打开" << std::endl;
    }

    void off() {
        std::cout << location << " 灯已关闭" << std::endl;
    }
};

class TV {
private:
    std::string location;
    int channel;

public:
    TV(const std::string& loc) : location(loc), channel(0) {}

    void on() {
        std::cout << location << " 电视已打开" << std::endl;
    }

    void off() {
        std::cout << location << " 电视已关闭" << std::endl;
    }

    void setChannel(int ch) {
        channel = ch;
        std::cout << location << " 电视频道设置为 " << channel << std::endl;
    }
};

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

// 具体命令：开灯命令
class LightOnCommand : public Command {
private:
    Light* light;

public:
    LightOnCommand(Light* l) : light(l) {}

    void execute() override {
        light->on();
    }

    void undo() override {
        light->off();
    }
};

// 具体命令：关灯命令
class LightOffCommand : public Command {
private:
    Light* light;

public:
    LightOffCommand(Light* l) : light(l) {}

    void execute() override {
        light->off();
    }

    void undo() override {
        light->on();
    }
};

// 具体命令：开电视并设置频道命令
class TVOnCommand : public Command {
private:
    TV* tv;
    int previousChannel;

public:
    TVOnCommand(TV* t, int channel) : tv(t), previousChannel(0) {}

    void execute() override {
        previousChannel = 0;  // 记录当前频道（简化示例）
        tv->on();
        tv->setChannel(5);    // 默认打开5频道
    }

    void undo() override {
        tv->off();
    }
};

// 调用者：遥控器
class RemoteControl {
private:
    std::vector<std::unique_ptr<Command>> onCommands;
    std::vector<std::unique_ptr<Command>> offCommands;
    std::unique_ptr<Command> undoCommand;

public:
    RemoteControl(int slotCount) {
        // 初始化命令槽
        onCommands.resize(slotCount);
        offCommands.resize(slotCount);
        
        // 默认使用空命令
        class NoCommand : public Command {
        public:
            void execute() override {}
            void undo() override {}
        };
        
        std::unique_ptr<Command> noCommand = std::make_unique<NoCommand>();
        for (int i = 0; i < slotCount; ++i) {
            onCommands[i] = std::move(noCommand);
            offCommands[i] = std::make_unique<NoCommand>();
        }
        undoCommand = std::move(noCommand);
    }

    // 设置命令
    void setCommand(int slot, std::unique_ptr<Command> onCmd, std::unique_ptr<Command> offCmd) {
        onCommands[slot] = std::move(onCmd);
        offCommands[slot] = std::move(offCmd);
    }

    // 按下开按钮
    void pressOnButton(int slot) {
        onCommands[slot]->execute();
        undoCommand = std::move(onCommands[slot]);  // 保存最后执行的命令
    }

    // 按下关按钮
    void pressOffButton(int slot) {
        offCommands[slot]->execute();
        undoCommand = std::move(offCommands[slot]);  // 保存最后执行的命令
    }

    // 按下撤销按钮
    void pressUndoButton() {
        std::cout << "撤销操作: ";
        undoCommand->undo();
    }
};

// 客户端使用
int main() {
    // 创建遥控器（2个插槽）
    RemoteControl remote(2);

    // 创建接收者
    Light* livingRoomLight = new Light("客厅");
    TV* livingRoomTV = new TV("客厅");

    // 创建命令
    auto lightOn = std::make_unique<LightOnCommand>(livingRoomLight);
    auto lightOff = std::make_unique<LightOffCommand>(livingRoomLight);
    auto tvOn = std::make_unique<TVOnCommand>(livingRoomTV, 5);

    // 设置遥控器命令
    remote.setCommand(0, std::move(lightOn), std::move(lightOff));
    remote.setCommand(1, std::move(tvOn), std::make_unique<LightOffCommand>(livingRoomLight));  // 简化示例，用关灯命令作为电视关闭命令

    // 操作遥控器
    std::cout << "=== 按下客厅灯开按钮 ===" << std::endl;
    remote.pressOnButton(0);

    std::cout << "\n=== 按下客厅灯关按钮 ===" << std::endl;
    remote.pressOffButton(0);

    std::cout << "\n=== 按下撤销按钮 ===" << std::endl;
    remote.pressUndoButton();

    std::cout << "\n=== 按下客厅电视开按钮 ===" << std::endl;
    remote.pressOnButton(1);

    std::cout << "\n=== 按下撤销按钮 ===" << std::endl;
    remote.pressUndoButton();

    // 清理资源
    delete livingRoomTV;
    delete livingRoomLight;

    return 0;
}