從C++編程入手設計模式——命令模式

? 命令模式是一個用指令封裝請求的優雅方法。換而言之，對于一個復雜的系統，當我們發現，使用一系列的指令（Command）來操作對象的時候，這個設計模式就會顯得非常的實用。我們經常遇到這樣的場景：用戶點擊一個按鈕，希望執行某個操作，比如保存文件、刪除一條記錄、或撤銷上一步操作。我們通常會寫一段代碼來直接響應這個按鈕事件。然而，如果我們希望這個操作是可以記錄、撤銷、重做，甚至延遲執行的，傳統的方式就變得笨拙而混亂。

? 這個時候，命令模式（Command Pattern）就派上用場了。它的核心思想很簡單：把每一個操作封裝成一個對象。這樣，我們就可以把操作當作數據一樣存儲、傳遞、撤銷甚至組合。命令模式中通常有幾個角色：命令對象（Command）、接收者（Receiver）、調用者（Invoker）和客戶端。命令對象負責封裝“做什么”；接收者是實際干活的人；調用者是觸發命令的人；客戶端負責把它們組合在一起。

? 我們可以想象一個遙控器控制家電的例子。電燈是接收者，它有開和關的功能；開燈命令和關燈命令是命令對象；遙控器就是調用者，它保存著按鈕和命令的映射；用戶就是客戶端，負責把命令裝進遙控器并按下按鈕。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>// 命令接口
class Command {
public:virtual void execute() = 0;virtual ~Command() = default;
};// 接收者
class Receiver {
public:void action() {std::cout << "Receiver: Executing action.\n";}
};// 具體命令
class ConcreteCommand : public Command {
private:std::shared_ptr<Receiver> receiver;
public:explicit ConcreteCommand(std::shared_ptr<Receiver> r) : receiver(std::move(r)) {}void execute() override {receiver->action();}
};// 調用者
class Invoker {
private:std::vector<std::shared_ptr<Command>> commandQueue;
public:void addCommand(std::shared_ptr<Command> cmd) {commandQueue.push_back(std::move(cmd));}void run() {for (const auto& cmd : commandQueue) {cmd->execute();}commandQueue.clear();}
};int main() {auto receiver = std::make_shared<Receiver>();auto command = std::make_shared<ConcreteCommand>(receiver);Invoker invoker;invoker.addCommand(command);invoker.run();return 0;
}

? 如你所見，這個就是常見的命令模式的模板代碼。

優缺點討論

命令模式的一個好處是，它實現了調用者和接收者之間的徹底解耦。調用者并不知道命令怎么執行，它只知道有個命令對象可以被觸發。這使得我們可以在不改變調用者的前提下，輕松替換命令，甚至在運行時動態改變行為。

此外，命令模式還為我們帶來了其他附加功能。比如，可以將命令記錄到列表中，支持撤銷和重做；可以組合多個命令形成宏命令，實現批量操作；可以把命令序列化之后發到遠程服務器執行，實現遠程控制。

不過命令模式也有它的代價。每個操作都要定義一個命令類，當操作很多時，類的數量會迅速增加。此外，為了支持撤銷，命令對象還需要記錄足夠的信息，這可能會帶來額外的內存負擔。

練習題：通過命令控制文本編輯器

描述：
模擬一個文本編輯器，用戶可以執行“添加文字”、“刪除文字”等操作，每個操作為一個命令。

要求：

• 接收者 TextDocument，支持添加和刪除字符
• 命令：AddTextCommand, DeleteTextCommand
• 支持撤銷操作
• Invoker 為 EditorInvoker，負責管理執行歷史

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