C++实现设计模式---命令模式 (Command)

命令模式 (Command)

命令模式 是一种行为型设计模式，它将请求封装为一个对象，从而使得可以用不同的请求对客户端进行参数化、对请求排队或记录日志，以及支持可撤销的操作。

意图

将操作的调用者与接收者分离，通过将请求封装为独立对象，使得请求更加灵活。
支持撤销、重做、记录日志等操作。

使用场景

需要参数化请求：
- 客户端不直接调用操作，而是通过封装的命令对象。
需要支持撤销 (Undo) 或重做 (Redo)：
- 操作需要记录历史，以支持回滚或重试。
请求需要队列化：
- 系统需要对请求排队处理或记录日志。

参与者角色

命令接口 (Command)
- 定义所有命令的公共接口。
具体命令类 (ConcreteCommand)
- 实现命令接口，调用接收者执行具体操作。
接收者 (Receiver)
- 负责执行具体操作的对象。
调用者 (Invoker)
- 负责调用命令。
客户端 (Client)
- 创建命令对象，并将其传递给调用者。

示例代码

以下代码展示了命令模式的实现，模拟智能家居系统控制灯光的打开、关闭操作，并支持撤销功能。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <stack>
#include <string>// 命令接口：定义命令的公共接口
class Command {
public:virtual ~Command() = default;// 执行命令virtual void execute() = 0;// 撤销命令virtual void undo() = 0;
};// 接收者：灯
class Light {
private:std::string name; // 灯的名称public:explicit Light(std::string name) : name(std::move(name)) {}void turnOn() {std::cout << name << " 灯已打开。
";}void turnOff() {std::cout << name << " 灯已关闭。
";}
};// 具体命令类：打开灯的命令
class LightOnCommand : public Command {
private:Light& light; // 具体接收者：灯public:explicit LightOnCommand(Light& light) : light(light) {}void execute() override {light.turnOn(); // 打开灯}void undo() override {light.turnOff(); // 撤销，关闭灯}
};// 具体命令类：关闭灯的命令
class LightOffCommand : public Command {
private:Light& light; // 具体接收者：灯public:explicit LightOffCommand(Light& light) : light(light) {}void execute() override {light.turnOff(); // 关闭灯}void undo() override {light.turnOn(); // 撤销，打开灯}
};// 调用者：遥控器
class RemoteControl {
private:std::stack<std::unique_ptr<Command>> commandHistory; // 存储命令历史public:void executeCommand(std::unique_ptr<Command> command) {command->execute(); // 执行命令commandHistory.push(std::move(command)); // 将命令存入历史}void undoLastCommand() {if (!commandHistory.empty()) {auto& lastCommand = commandHistory.top(); // 获取最近的命令lastCommand->undo(); // 撤销命令commandHistory.pop(); // 移除该命令} else {std::cout << "无可撤销的命令。
";}}
};// 客户端代码
int main() {Light livingRoomLight("客厅");Light bedroomLight("卧室");RemoteControl remoteControl;// 打开客厅灯remoteControl.executeCommand(std::make_unique<LightOnCommand>(livingRoomLight));// 关闭客厅灯remoteControl.executeCommand(std::make_unique<LightOffCommand>(livingRoomLight));// 打开卧室灯remoteControl.executeCommand(std::make_unique<LightOnCommand>(bedroomLight));// 撤销最近一次操作remoteControl.undoLastCommand();// 撤销最近一次操作remoteControl.undoLastCommand();return 0;
}

代码解析

1. 命令接口 (Command)

定义了命令的公共接口，所有具体命令都需要实现 execute 和 undo 方法。

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

2. 接收者 (Light)

实现灯的具体操作，包括 turnOn（打开灯）和 turnOff（关闭灯）。
是命令的实际执行者。

class Light {
private:std::string name;
public:explicit Light(std::string name) : name(std::move(name)) {}void turnOn() { std::cout << name << " 灯已打开。
"; }void turnOff() { std::cout << name << " 灯已关闭。
"; }
};

3. 具体命令类

LightOnCommand：
- 在 execute 方法中调用 turnOn 打开灯，在 undo 方法中调用 turnOff 撤销。
LightOffCommand：
- 在 execute 方法中调用 turnOff 关闭灯，在 undo 方法中调用 turnOn 撤销。

class LightOnCommand : public Command {
private:Light& light;
public:explicit LightOnCommand(Light& light) : light(light) {}void execute() override { light.turnOn(); }void undo() override { light.turnOff(); }
};

4. 调用者 (RemoteControl)

RemoteControl 负责调用命令对象的 execute 方法。
使用栈 (std::stack) 存储命令历史，以支持撤销。

class RemoteControl {
private:std::stack<std::unique_ptr<Command>> commandHistory;
public:void executeCommand(std::unique_ptr<Command> command) {command->execute();commandHistory.push(std::move(command));}void undoLastCommand() {if (!commandHistory.empty()) {commandHistory.top()->undo();commandHistory.pop();} else {std::cout << "无可撤销的命令。
";}}
};