設計模式--命令模式的簡單例子

引入：以一個對數組的增刪改查為例。通過命令模式可以對數組進行增刪改查以及撤銷回滾。

一、基本概念

命令模式有多種分法，在本文中主要分為CommandMgr、Command、Receiver.

CommandMgr主要用于控制命令執行等操作、Command為具體的命令、Receiver為命令具體要操作的對象。

總而言之，增刪改查就是具體的Command、Receiver就是數組、CommandMgr負責控制命令的執行與回滾等。

二、程序設計

以下代碼可從github下載：GitHub - laizilianglaiziliang/LearnCommandProject

1.Receiver
//"Receiver_Array.h"
#pragma once
#include<vector>
#include<optional>
#include<iostream>
template <class T>
class Receiver_Array
{
private:std::vector<T>* myArry;
public:~Receiver_Array(){}Receiver_Array() {myArry = new std::vector<T>();}Receiver_Array(std::vector<T>* _myArry){if (_myArry){myArry = new std::vector<T>(*_myArry);}else{myArry = new std::vector<T>();}}bool add(const int pos, const T& val){if (errorCheck(pos)){return false;}myArry->insert(pos + myArry->begin(), val);return true;}bool del(const int pos){if (errorCheck(pos)){return false;}myArry->erase(pos + myArry->begin());return true;}bool modify(const int pos, const T& val){if (errorCheck(pos)){return false;}myArry->erase(pos + myArry->begin());return true;}std::optional<T> seek(const int pos){if (errorCheck(pos)){return std::nullopt;}return (*myArry)[pos];}bool errorCheck(const int pos){if (pos >= myArry->size()){printf("  Operation Failed.Array Bounds Errors.  ");return true;}return false;}void display(){for (int i = 0; i < myArry->size(); ++i){std::cout << (*myArry)[i] << "  ";}std::cout << std::endl;}
};

在本例子中Receiver_Array類是一個模板類，可支持不同類型的數組。同時實現了對數組進行增刪改查，為不同的命令類提供了基礎的功能。

2.Command
//Command.h
#pragma once
#include "Receiver_Array.h"
#include<optional>
#include <memory>
class Command
{
public:		int m_iPos;bool m_bCanRevert;
public:Command(int _pos) : m_iPos(_pos), m_bCanRevert(true){}virtual ~Command(){}virtual bool  execute() = 0;virtual void* executeOther(){return nullptr;}virtual bool  undo() = 0;virtual bool  redo() = 0;
};
template <class T>
class AddCommand:public Command
{
private:std::shared_ptr<Receiver_Array<T>> m_Receiver_Array;T m_Val;
public:AddCommand() {}AddCommand(std::shared_ptr<Receiver_Array<T>> _receiver_Array, int _pos,const T& _val) :Command( _pos), m_Receiver_Array(_receiver_Array), m_Val(_val){		}virtual ~AddCommand() {//if (m_Receiver_Array)//{//	m_Receiver_Array->destory();//	m_Receiver_Array = nullptr;//}}bool execute() override{try{if (this->m_Receiver_Array->add(this->m_iPos, m_Val)){printf("  Add Success.");return true;}printf("  Add Fail.");return false;}catch(...){printf("  Add Fail.");return false;}return true; }virtual bool undo() override{try{if (this->m_Receiver_Array->del(this->m_iPos)){printf("  Undo Success.");return true;}}catch (...){}printf("  Undo Fail.");return false;}virtual bool redo() override{if (execute()){printf("  Redo Success.");return true;}printf("  Redo Fail.");return false;}
};
template <class T>
class DelCommand :public Command
{
private:std::shared_ptr<Receiver_Array<T>>  m_Receiver_Array;T m_Val;
public:DelCommand() {}DelCommand(std::shared_ptr<Receiver_Array<T>>  _receiver_Array, int _pos) :Command(_pos), m_Receiver_Array(_receiver_Array){}virtual ~DelCommand(){//if (m_Receiver_Array)//{//	m_Receiver_Array->destory();//	m_Receiver_Array = nullptr;//}}bool execute() override{try{std::optional<T> val = m_Receiver_Array->seek(m_iPos);if (val!=std::nullopt && this->m_Receiver_Array->del(this->m_iPos)){printf("  Del Success.");m_Val = val.value();return true;}printf("  Del Fail.");return false;}catch (...){printf("  Del Fail.");return false;}return true;}virtual bool undo() override{try{if (this->m_Receiver_Array->add(this->m_iPos, m_Val)){printf("  Undo Success.");return true;}}catch (...){}printf("  Undo Fail.");return false;}virtual bool redo() override{if (execute()){printf("  Redo Success.");return true;}printf("  Redo Fail.");return false;}
};
template <class T>
class ModifyCommand :public Command
{
private:std::shared_ptr<Receiver_Array<T>>  m_Receiver_Array;T m_Val;
public:ModifyCommand() {}ModifyCommand(std::shared_ptr<Receiver_Array<T>>  _receiver_Array, int _pos,const T& _val) :Command(_pos), m_Receiver_Array(_receiver_Array), m_Val(_val){}virtual ~ModifyCommand(){//if (m_Receiver_Array)//{//	m_Receiver_Array->destory();//	m_Receiver_Array = nullptr;//}}bool execute() override{try{std::optional<T> val = this->m_Receiver_Array->seek(m_iPos);//判斷m_iPos是合法的if (val != std::nullopt && this->m_Receiver_Array->modify(this->m_iPos, m_Val)){printf("  Modify Success.");m_Val = val.has_value();//用于undo redoreturn true;}			printf("  Modify Fail.");return false;}catch (...){printf("  Modify Fail.");return false;}return true;}virtual bool undo() override{try{if (execute()){printf("  Undo Success.");return true;}}catch (...){}printf("  Undo Fail.");return false;}virtual bool redo() override{if (execute()){printf("  Redo Success.");return true;}printf("  Redo Fail.");return false;}
};
template <class T>
class SeekCommand :public Command
{
private:std::shared_ptr<Receiver_Array<T>>  m_Receiver_Array;
public:SeekCommand():m_bCanRevert(false) {}SeekCommand(std::shared_ptr<Receiver_Array<T>>  _receiver_Array, int _pos) :Command(_pos), m_Receiver_Array(_receiver_Array){m_bCanRevert = false;//, m_bCanRevert(false)}virtual ~SeekCommand(){//if (m_Receiver_Array)//{//	m_Receiver_Array->destory();//	m_Receiver_Array = nullptr;//}}bool execute() override{return false;}virtual void* executeOther() override{try{std::optional<T> val = m_Receiver_Array->seek(m_iPos);if (val == std::nullopt){printf("  Seek Fail.");return nullptr;}printf("  Seek Success.");T* ret = new T();*ret = val.value();return ret;}catch (...){}printf("  Seek Fail.");return nullptr;}virtual bool undo() override{printf("  Undo Fail.");return false;}virtual bool redo() override{printf("  Redo Fail.");return false;}
};

1）Command類是命令基類。本來也想將Command設計成模板類，但是后面想想感覺不太好，因為Command設計成模板類會影響到CommandMgr也變成模板類。如果Command類是模板類，要注意其屬性如果在派生類中要用的話要用this指針去訪問，否則會出現找不到標識符的問題。

可參考：

C++模板類中，派生類使用基類中數據或方法報“找不到標識符”_c++頭文件引用其他類提示找不到符號-CSDN博客

2）Command類中有個m_bCanRevert屬性用于判斷該命令是否可以被撤銷回滾，因為并不是所有的命令都支持撤銷回滾，比如例子中的SeekCommand。

3）Command類中有個executeOther，因為SeekCommand執行后需要返回一個值，是特殊的命令，因此executeOther用于執行特殊的命令

4）其他的Command派生類依賴于Receiver_Array類，可能會出現多個類依賴于同一個Receiver_Array類對象的情況，因此把Receiver_Array類成員變量設置為智能指針方便內存的釋放

5）其他的主要就是實現每個Command類的execute、undo、redo方法，這個直接看邏輯就能理解。

3.CommandMgr
//CommandMgr.h
#pragma once
#include <stack>
#include <memory>
class Command;
class CommandMgr
{
private:std::stack<std::shared_ptr<Command>> m_stkUndo;//undo棧std::stack<std::shared_ptr<Command>> m_stkRedo;//redo棧
public:CommandMgr();~CommandMgr();void execute(std::shared_ptr<Command> command) noexcept;void* executeOther(std::shared_ptr<Command> command)noexcept;void undo() noexcept;void redo() noexcept;
};
//CommandMgr.cpp
#include "CommandMgr.h"
#include "Command.h"
CommandMgr::CommandMgr()
{
}
CommandMgr::~CommandMgr()
{while (!m_stkRedo.empty()){m_stkRedo.pop();}while (!m_stkUndo.empty()){		m_stkUndo.pop();}
}
void CommandMgr::execute(std::shared_ptr<Command> command) noexcept
{if (command->execute()){printf("  Command Execute Success\n\n");if (command->m_bCanRevert){m_stkUndo.push(command);}}else{printf("  Command Execute Fail\n\n");}
}void* CommandMgr::executeOther(std::shared_ptr<Command> command) noexcept
{void* val = command->executeOther();if (val){printf("  Command Execute Success\n\n");if (command->m_bCanRevert){m_stkUndo.push(command);}return val;}else{printf("  Command Execute Fail\n\n");}return nullptr;
}void CommandMgr::undo() noexcept
{if (m_stkUndo.empty()){return;}std::shared_ptr<Command> command = m_stkUndo.top();if (command && command->m_bCanRevert && command->undo()){		m_stkUndo.pop();m_stkRedo.push(command);printf("  Command Undo Success\n\n");}else{printf("  Command Undo Fail\n\n");}
}void CommandMgr::redo() noexcept
{if (m_stkRedo.empty()){return;}std::shared_ptr<Command> command = m_stkRedo.top();if (command && command->m_bCanRevert && command->redo()){m_stkUndo.push(command);printf("  Command Redo Success\n\n");}else{printf("  Command Redo Fail\n\n");}
}

1）CommandMgr主要用于管理命令，用來操作具體的命令的調用控制、undo、redo控制。

2）因為Command類型對象的內存不太好管理，因此也使用了智能指針。

3）里面的undo、redo主要通過棧來實現。當命令execute過后便會添加到undo棧，接下來的undo、redo主要就是對undo棧和redo棧進行互相倒騰。

4.main函數

當做完上面的工作就能對數組進行方便的增刪改查了，還可以撤銷回退哦。

// LearnCommandProject.cpp : 此文件包含 "main" 函數。程序執行將在此處開始并結束。#include <iostream>
#include <vector>
#include "Command.h"
#include "Receiver_Array.h"
#include "CommandMgr.h"
#include <memory>
int main()
{std::vector<int> vec{ 1,2,3 };std::shared_ptr<Receiver_Array<int>> receiver_Array(new Receiver_Array<int>(&vec));std::shared_ptr<AddCommand<int>> addCommand(new AddCommand<int>(receiver_Array, 3, 4));CommandMgr commandMgr;commandMgr.execute(addCommand);commandMgr.undo();commandMgr.redo();receiver_Array->display();std::shared_ptr<SeekCommand<int>> seekCommand(new SeekCommand<int>(receiver_Array, 1));int* val= (int*)(commandMgr.executeOther(seekCommand));receiver_Array->display();delete val;val = nullptr;std::shared_ptr<DelCommand<int>> delCommand(new DelCommand(receiver_Array, 1));commandMgr.execute(delCommand);commandMgr.undo();commandMgr.redo();receiver_Array->display();std::shared_ptr<ModifyCommand<int>> modifyCommand(new ModifyCommand(receiver_Array, 2, 2));commandMgr.execute(modifyCommand);commandMgr.undo();commandMgr.redo();receiver_Array->display();printf("ok");
}

.上面的代碼可能還有設計不好的地方，歡迎批評指正。

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