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。

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 zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "保存当前文件\n";
}
};

							

								
								

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// 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-youjiankuohaophpcnopenFile(filename);
}

void undo() override {
    std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "关闭文件: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn filename zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "\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-youjiankuohaophpcnsaveFile();
}

void undo() override {
    std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "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-youjiankuohaophpcnexecute();
}
};
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。通过维护一个命令栈，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-youjiankuohaophpcnundo();
    }
}
};
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。