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【第19节】C++设计模式(行为模式)-Command(命令)模式

article 2025/3/15 14:32:11

一、问题描述

        Command 模式是一种行为设计模式，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，并支持请求的排队、记录日志以及撤销操作。Command 模式的核心思想是将请求的发送者（Invoker）与请求的接收者（Receiver）解耦，使得请求的发送者不需要知道具体的接收者是谁，甚至不需要知道请求是如何被处理的。

二、模式选择

Command 模式的典型结构图如下：

        在 Command 模式的结构图中，请求的接收者（Receiver）被放到 `Command` 的具体子类 `ConcreteCommand` 中。当请求到来时（Invoker 发出 `Invoke` 消息激活 Command 对象），`ConcreteCommand` 将处理请求交给 `Receiver` 对象进行处理。

三、代码实现

        下面我们将通过一个完整的 C++ 代码示例来展示如何实现 Command 模式。

代码片段 1：Receiver.h

// Receiver.h
#ifndef _RECEIVER_H_
#define _RECEIVER_H_

class Receiver {
public:
    Receiver();
    ~Receiver();
    void Action();  // 接收者执行的具体操作
protected:
private:
};

#endif //~_RECEIVER_H_

代码片段 2：Receiver.cpp

// Receiver.cpp
#include "Receiver.h"
#include <iostream>

Receiver::Receiver() {
    // 构造函数
}

Receiver::~Receiver() {
    // 析构函数
}

void Receiver::Action() {
    std::cout << "Receiver action......." << std::endl;
}

代码片段 3：Command.h

// Command.h
#ifndef _COMMAND_H_
#define _COMMAND_H_

class Receiver;

class Command {
public:
    virtual ~Command();
    virtual void Execute() = 0;  // 执行命令的接口
protected:
    Command();
private:
};

class ConcreteCommand : public Command {
public:
    ConcreteCommand(Receiver* rev);
    ~ConcreteCommand();
    void Execute();  // 实现执行命令的具体逻辑
protected:
private:
    Receiver* _rev;  // 接收者对象
};

#endif //~_COMMAND_H_

代码片段 4：Command.cpp

// Command.cpp
#include "Command.h"
#include "Receiver.h"

Command::Command() {
    // 构造函数
}

Command::~Command() {
    // 析构函数
}

ConcreteCommand::ConcreteCommand(Receiver* rev) : _rev(rev) {
    // 构造函数
}

ConcreteCommand::~ConcreteCommand() {
    // 析构函数
}

void ConcreteCommand::Execute() {
    _rev->Action();  // 调用接收者的具体操作
}

代码片段 5：Invoker.h

// Invoker.h
#ifndef _INVOKER_H_
#define _INVOKER_H_

class Command;

class Invoker {
public:
    Invoker(Command* cmd);
    ~Invoker();
    void Invoke();  // 调用命令的执行
protected:
private:
    Command* _cmd;  // 命令对象
};

#endif //~_INVOKER_H_

代码片段 6：Invoker.cpp

// Invoker.cpp
#include "Invoker.h"
#include "Command.h"

Invoker::Invoker(Command* cmd) : _cmd(cmd) {
    // 构造函数
}

Invoker::~Invoker() {
    // 析构函数
}

void Invoker::Invoke() {
    _cmd->Execute();  // 执行命令
}

代码片段 7：main.cpp

// main.cpp
#include "Command.h"
#include "Invoker.h"
#include "Receiver.h"
#include <iostream>

int main(int argc, char* argv[]) {
    Receiver* rev = new Receiver();  // 创建接收者对象
    Command* cmd = new ConcreteCommand(rev);  // 创建具体命令对象
    Invoker* inv = new Invoker(cmd);  // 创建调用者对象
    inv->Invoke();  // 调用命令
    return 0;
}

代码说明

        Command 模式的实现和思想都很简单，其关键就是将一个请求封装到一个类中（Command），再提供处理对象（Receiver），最后 Command 命令由 Invoker 激活。另外，我们可以将请求接收者的处理抽象出来作为参数传给 Command 对象，实际也就是回调的机制（Callback）来实现这一点，也就是说将处理操作方法地址（在对象内部）通过参数传递给 Command 对象，Command 对象在适当的时候（Invoke 激活的时候）再调用该函数。这里就要用到 C++ 中的类成员函数指针的概念，为了方便学习，这里给出一个简单的实现源代码供参考：

代码片段 1：Receiver.h

// Receiver.h
#ifndef _RECEIVER_H_
#define _RECEIVER_H_

class Receiver {
public:
    Receiver();
    ~Receiver();
    void Action();
protected:
private:
};

#endif //~_RECEIVER_H_

代码片段 2：Receiver.cpp

// Receiver.cpp
#include "Receiver.h"
#include <iostream>

Receiver::Receiver() {
    // 构造函数
}

Receiver::~Receiver() {
    // 析构函数
}

void Receiver::Action() {
    std::cout << "Receiver action......." << std::endl;
}

代码片段 3：Command.h

// Command.h
#ifndef _COMMAND_H_
#define _COMMAND_H_

template <class Receiver>
class SimpleCommand : public Command {
public:
    typedef void (Receiver::* Action)();
    SimpleCommand(Receiver* rev, Action act) : _rev(rev), _act(act) {
        // 构造函数
    }
    virtual void Execute() {
        (_rev->* _act)();
    }
    ~SimpleCommand() {
        delete _rev;
    }
protected:
private:
    Receiver* _rev;
    Action _act;
};

#endif //~_COMMAND_H_

代码片段 4：main.cpp

// main.cpp
#include "Command.h"
#include "Receiver.h"
#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[]) {
    Receiver* rev = new Receiver();
    Command* cmd = new SimpleCommand<Receiver>(rev, &Receiver::Action);
    cmd->Execute();
    return 0;
}

四、总结讨论

        Command 模式的思想非常简单，但是 Command 模式也十分常见，并且威力不小。实际上，Command 模式关键就是提供一个抽象的 Command 类，并将执行操作封装到 Command 类接口中，Command 类中一般就是只是一些接口的集合，并不包含任何的数据属性（当然在示例代码中，我们的 Command 类有一个处理操作的 Receiver 类的引用，但是其作用也仅仅就是为了实现这个 Command 的 Execute 接口）。这种方式在是纯正的面向对象设计者最为鄙视的设计方式，就像 OO 设计新手做系统设计的时候，仅仅将 Class 作为一个关键字，将 C 种的全局函数找一个类封装起来就以为是完成了面向对象的设计。

        但是世界上的事情不是绝对的，上面提到的方式在 OO 设计种绝大部分的时候可能是一个不成熟的体现，但是在 Command 模式中却是起到了很好的效果。主要体现在：

（1）解耦：Command 模式将调用操作的对象和知道如何实现该操作的对象解耦。在上面 Command 的结构图中，Invoker 对象根本就不知道具体的是那个对象在处理 Execute 操作（当然要知道是 Command 类别的对象，也仅此而已）。
（2）扩展：在 Command 要增加新的处理操作对象很容易，我们可以通过创建新的继承自 Command 的子类来实现这一点。
（3）撤销操作：Command 模式可以和 Memento 模式结合起来，支持取消的操作。

        通过以上讨论，我们可以看到 Command 模式在面向对象设计中的独特价值和广泛应用场景。


http://www.kler.cn/a/576324.html

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