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C++如何实现一个命令模式(Command Pattern)?(设计模式)

冰火之心

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发布时间:2026-01-08 10:25:02

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来源于php中文网

原创

命令模式通过将请求封装为对象实现发起者与执行者解耦,支持撤销、排队等功能;c++中以抽象基类command定义execute()和undo()接口,具体命令类继承并实现。

c++如何实现一个命令模式(command pattern)?(设计模式)

命令模式把请求封装成对象,让发起者(Invoker)和执行者(Receiver)解耦,支持撤销、排队、日志、事务等扩展。C++中通过抽象基类定义命令接口,用具体类实现不同操作,再由调用者统一触发。

定义命令接口

用抽象类 Command 声明 execute() 和可选的 undo() 方法,所有具体命令都继承它:

class Command {
public:
    virtual ~Command() = default;
    virtual void execute() = 0;
    virtual void undo() { } // 默认空实现,按需重写
};

实现具体命令

每个命令封装一个接收者(Receiver)和对应动作。比如控制灯的开关:

class Light {
public:
    void on()  { std::cout << "Light is ON\n"; }
    void off() { std::cout << "Light is OFF\n"; }
};

class LightOnCommand : public Command {
    Light& light;
public:
    explicit LightOnCommand(Light& l) : light(l) {}
    void execute() override { light.on(); }
    void undo() override { light.off(); }
};

class LightOffCommand : public Command {
    Light& light;
public:
    explicit LightOffCommand(Light& l) : light(l) {}
    void execute() override { light.off(); }
    void undo() override { light.on(); }
}

构建调用者(Invoker)

调用者不关心命令细节,只负责存储并执行命令。支持历史记录和撤销时,用栈保存已执行命令:

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class RemoteControl {
    std::stack<std::unique_ptr<Command>> history;
    std::unique_ptr<Command> current;

public:
    void setCommand(std::unique_ptr<Command> cmd) {
        current = std::move(cmd);
    }

    void pressButton() {
        if (current) {
            current->execute();
            history.push(std::move(current));
        }
    }

    void undoLast() {
        if (!history.empty()) {
            auto cmd = std::move(history.top());
            history.pop();
            cmd->undo();
            current = std::move(cmd); // 便于再次 undo 或 redo(如需)
        }
    }
};

组合使用示例

客户端代码简洁清晰,新增命令无需修改调用逻辑:

int main() {
    Light livingRoomLight;
    
    auto onCmd = std::make_unique<LightOnCommand>(livingRoomLight);
    auto offCmd = std::make_unique<LightOffCommand>(livingRoomLight);

    RemoteControl remote;
    remote.setCommand(std::move(onCmd));
    remote.pressButton(); // Light is ON

    remote.setCommand(std::move(offCmd));
    remote.pressButton(); // Light is OFF

    remote.undoLast(); // Light is ON(撤销上一次关灯)
}

基本上就这些。核心是分离“谁请求”和“谁干活”,命令对象本身承载上下文与行为,方便复用、组合和扩展。注意用智能指针管理生命周期,避免裸指针和资源泄漏。

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