C++命令模式：解耦请求与执行的实践指南

1. 命令模式：解耦请求与执行的利器

在C++开发中，我们经常遇到这样的场景：某个对象需要执行请求，但又不确定具体由谁执行、何时执行。比如GUI中的按钮点击、游戏中的技能释放、事务管理中的操作回滚等。命令模式（Command Pattern）正是为解决这类问题而生。

我第一次真正理解命令模式的价值，是在开发一个图形编辑器时。当时需要实现撤销/重做功能，如果直接在按钮点击事件里调用具体绘图操作，代码会变得极其混乱。命令模式通过将"请求"封装成独立对象，完美解决了这个问题。它不仅让代码更清晰，还意外地带来了许多扩展可能性。

2. 命令模式的核心结构解析

2.1 经典UML类图实现

标准的命令模式包含以下几个关键角色：

code复制Client -> Invoker
Invoker -> Command
Command <|-- ConcreteCommand
ConcreteCommand -> Receiver

在C++中，我们通常会这样实现：

cpp复制// 命令接口
class Command {
public:
    virtual ~Command() = default;
    virtual void execute() = 0;
    virtual void undo() = 0;  // 撤销操作
};

// 具体命令
class ConcreteCommand : public Command {
public:
    ConcreteCommand(Receiver* receiver) : receiver_(receiver) {}
    
    void execute() override {
        receiver_->action();
    }
    
    void undo() override {
        receiver_->reverseAction();
    }

private:
    Receiver* receiver_;
};

// 调用者
class Invoker {
public:
    void setCommand(Command* cmd) {
        command_ = cmd;
    }
    
    void executeCommand() {
        command_->execute();
    }

private:
    Command* command_;
};

2.2 现代C++的改进实现

随着C++11/14/17的演进，我们可以用更现代的方式实现命令模式：

cpp复制#include <functional>
#include <memory>

using Command = std::function<void()>;

class ModernInvoker {
public:
    void setCommand(Command cmd) {
        command_ = std::move(cmd);
    }
    
    void executeCommand() {
        if(command_) command_();
    }

private:
    Command command_;
};

这种实现利用了std::function和lambda表达式，代码更加简洁。但要注意，这种简化版可能不适合需要复杂撤销操作的场景。

3. 命令模式的五种典型应用场景

3.1 图形编辑器中的撤销/重做

这是命令模式最经典的应用。每个编辑操作（如添加形状、修改颜色）都被封装为一个命令对象：

cpp复制class AddShapeCommand : public Command {
public:
    AddShapeCommand(Document& doc, ShapeType type)
        : doc_(doc), type_(type) {}
    
    void execute() override {
        addedShape_ = doc_.addShape(type_);
    }
    
    void undo() override {
        doc_.removeShape(addedShape_);
    }

private:
    Document& doc_;
    ShapeType type_;
    Shape* addedShape_ = nullptr;
};

通过维护命令历史栈，实现撤销/重做变得非常简单：

cpp复制std::stack<std::unique_ptr<Command>> history;

// 执行新命令
auto cmd = std::make_unique<AddShapeCommand>(doc, ShapeType::Circle);
cmd->execute();
history.push(std::move(cmd));

// 撤销
if(!