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鏈接：C++ 設計模式 - 訪問器模式

命令模式（Command Pattern）是一種行為型設計模式，它將請求封裝成一個對象，從而使你可以用不同的請求對客戶進行參數化，對請求排隊或記錄請求日志，以及支持可撤銷的操作。

1. 問題分析

在開發中，我們經常需要向某個對象發送請求，但我們希望請求的發送者和接收者解耦。我們還可能需要對請求進行排隊、記錄日志，甚至支持撤銷操作。

命令模式通過將請求封裝成一個獨立的對象，使得請求的發送者和接收者解耦。每個命令對象都實現一個統一的接口，包含執行請求的方法。這樣，我們可以用不同的命令對象對客戶進行參數化，并且可以很容易地擴展新的命令。

2.實現步驟

1. 定義命令接口（Command）：聲明執行請求的方法。
2. 實現具體命令類（ConcreteCommand）：實現命令接口，執行具體的請求。
3. 定義接收者類（Receiver）：包含執行具體請求的方法。
4. 定義調用者類（Invoker）：持有命令對象，并在某個時刻調用命令對象的執行方法。
5. 客戶端代碼（Client）：創建具體命令對象，并將其傳遞給調用者。

3.代碼示例

以機器人示例。

3.1.定義命令接口

class Command {public:virtual ~Command() = default;virtual void execute() = 0;
};

3.2.實現具體命令類

// 接收者類：機器人
class Robot {public:void moveForward() { std::cout << "Robot moves forward" << std::endl; }void moveBackward() { std::cout << "Robot moves backward" << std::endl; }void turnLeft() { std::cout << "Robot turns left" << std::endl; }void turnRight() { std::cout << "Robot turns right" << std::endl; }
};

3.3.定義接收者類

// 具體命令類：前進
class MoveForwardCommand : public Command {public:MoveForwardCommand(Robot* robot) : robot_(robot) {}void execute() override { robot_->moveForward(); }private:Robot* robot_;
};

// 具體命令類：后退
class MoveBackwardCommand : public Command {public:MoveBackwardCommand(Robot* robot) : robot_(robot) {}void execute() override { robot_->moveBackward(); }private:Robot* robot_;
};

// 具體命令類：左轉
class TurnLeftCommand : public Command {public:TurnLeftCommand(Robot* robot) : robot_(robot) {}void execute() override { robot_->turnLeft(); }private:Robot* robot_;
};

// 具體命令類：右轉
class TurnRightCommand : public Command {public:TurnRightCommand(Robot* robot) : robot_(robot) {}void execute() override { robot_->turnRight(); }private:Robot* robot_;
};

3.4.定義調用者類

// 調用者類：遙控器
class RemoteControl {public:void setCommand(Command* command) { command_ = command; }void pressButton() {if (command_) {command_->execute();}}private:Command* command_ = nullptr;
};

3.5.客戶端代碼

int main() {// 創建接收者對象Robot robot;// 創建具體命令對象MoveForwardCommand moveForwardCommand(&robot);MoveBackwardCommand moveBackwardCommand(&robot);TurnLeftCommand turnLeftCommand(&robot);TurnRightCommand turnRightCommand(&robot);// 創建調用者對象RemoteControl remoteControl;// 設置命令并按下按鈕remoteControl.setCommand(&moveForwardCommand);remoteControl.pressButton();remoteControl.setCommand(&moveBackwardCommand);remoteControl.pressButton();remoteControl.setCommand(&turnLeftCommand);remoteControl.pressButton();remoteControl.setCommand(&turnRightCommand);remoteControl.pressButton();return 0;
}

4.C++函數對象

函數對象是一個重載了 operator() 的類，其實例可以像函數一樣被調用。函數對象的主要目的是將行為封裝到對象中，使得對象可以像函數一樣被調用。函數對象強調的是行為的封裝和靈活性。

4.1.定義函數對象類

// 函數對象類：前進
class MoveForward {public:MoveForward(Robot* robot) : robot_(robot) {}void operator()() { robot_->moveForward(); }private:Robot* robot_;
};

// 函數對象類：后退
class MoveBackward {public:MoveBackward(Robot* robot) : robot_(robot) {}void operator()() { robot_->moveBackward(); }private:Robot* robot_;
};

4.2.定義調用者類

// 調用者類：遙控器
class RemoteControl {public:void setCommand(std::function<void()> command) { command_ = command; }void pressButton() {if (command_) {command_();}}private:std::function<void()> command_;
};

4.3.客戶端代碼

int main() {// 創建接收者對象Robot robot;// 創建函數對象MoveForward moveForward(&robot);MoveBackward moveBackward(&robot);// 創建調用者對象RemoteControl remoteControl;// 設置命令并按下按鈕remoteControl.setCommand(moveForward);remoteControl.pressButton();remoteControl.setCommand(moveBackward);remoteControl.pressButton();return 0;
}

5.命令模式與函數對象的對比

5.1. 相似點

1. 封裝行為：命令模式和函數對象都可以用于封裝行為，使得行為可以像對象一樣被傳遞和調用。
2. 解耦：兩者都可以實現請求的發送者和接收者的解耦。

5.2. 不同點

1. 設計意圖：

   • 命令模式：主要用于將請求封裝成對象，從而支持請求的排隊、記錄日志、撤銷和重做等操作。
   • 函數對象：主要用于將行為封裝到對象中，使得對象可以像函數一樣被調用，強調行為的靈活性和可組合性。

2. 結構復雜度：

   • 命令模式：通常包含多個角色（命令、具體命令、調用者、接收者），結構較為復雜。
   • 函數對象：通常只需要一個包含 operator() 方法的類，結構較為簡單。

3. 使用場景：

   • 命令模式：適用于需要對請求進行排隊、記錄日志、支持撤銷和重做等操作的場景。
   • 函數對象：適用于需要將行為封裝到對象中，并像函數一樣調用的場景。

命令模式和函數對象在C++中都可以用于封裝行為，但它們在設計意圖和使用場景上有所不同。命令模式主要用于將請求封裝成對象，從而支持請求的排隊、記錄日志、撤銷和重做等操作；而函數對象主要用于將行為封裝到對象中，使得對象可以像函數一樣被調用，強調行為的靈活性和可組合性。