嵌入式誤操作救星！一鍵撤銷的優(yōu)雅方案

命令模式

命令模式（Command Pattern）是一種行為設(shè)計模式，它將請求封裝為獨(dú)立對象，允許用戶參數(shù)化客戶端對象，并支持請求排隊(duì)、記錄請求日志、撤銷操作等高級功能。

命令模式包含以下主要角色：

Invoker（調(diào)用者）：要求命令對象執(zhí)行請求，通常會持有命令對象，可以持有很多的命令對象。

Command（命令接口）：聲明執(zhí)行操作的接口。

ConcreteCommand（具體命令）：將一個接收者對象綁定于一個動作，調(diào)用接收者相應(yīng)的操作。

Receiver（接收者）：知道如何實(shí)施與執(zhí)行一個請求相關(guān)的操作，任何類都可能作為一個接收者。

Client（客戶端）：創(chuàng)建具體命令對象并設(shè)定其接收者。

嵌入式應(yīng)用案例

嵌入式中有些需求需要按組設(shè)置一些配置參數(shù)，如果誤觸發(fā)了重置配置參數(shù)的操作，還需要能撤銷為上一次的設(shè)置。

例如，一個配置參數(shù)管理的場景：亮度、音量、溫度這三個參數(shù)的管理。要求：能夠撤銷到上一個配置狀態(tài)。

結(jié)構(gòu)圖：

1、命令接口(Command)：

定義所有命令的通用接口包含執(zhí)行(execute)和撤銷(undo)方法包含操作描述(description)

typedef?struct?Command?Command;
struct?Command?
{
? ??void?(*execute)(Command*);
? ??void?(*undo)(Command*);
? ??char?description[64];
};

2、具體命令(ResetConfigCommand)：

持有接收者(SystemConfig)的引用在執(zhí)行時保存接收者狀態(tài)(previous_config)實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯（重置配置）

typedef?struct?
{
? ? Command base; ?// 繼承命令接口
? ? SystemConfig* config;
? ? SystemConfig previous_config;
} ResetConfigCommand;

void?reset_execute(Command* cmd)?
{
? ? ResetConfigCommand* rcc = (ResetConfigCommand*)cmd;
? ? rcc->previous_config = *rcc->config; ?// 保存當(dāng)前配置
? ??
? ??// 重置為默認(rèn)值
? ? rcc->config->brightness =?50;
? ? rcc->config->volume =?50;
? ? rcc->config->temperature =?22;
? ??
? ??strcpy(cmd->description,?"Reset all parameters");
? ??printf("Executed: %sn", cmd->description);
}

void?reset_undo(Command* cmd)?
{
? ? ResetConfigCommand* rcc = (ResetConfigCommand*)cmd;
? ? *rcc->config = rcc->previous_config; ?// 恢復(fù)之前配置
? ??printf("Reverted reset operationn");
}

Command*?create_reset_command(SystemConfig* config)?
{
? ? ResetConfigCommand* cmd =?malloc(sizeof(ResetConfigCommand));
? ? cmd->base.execute = reset_execute;
? ? cmd->base.undo = reset_undo;
? ? cmd->config = config;

? ??return?(Command*)cmd;
}

3、 接收者(SystemConfig)：

實(shí)際存儲配置數(shù)據(jù)的對象不直接參與命令執(zhí)行流程通過命令被間接操作

typedef?struct?
{
? ??int?brightness;
? ??int?volume;
? ??int?temperature;
} SystemConfig;

4、調(diào)用者(Invoker)：

核心調(diào)度中心管理命令歷史記錄提供執(zhí)行和撤銷功能不依賴具體命令類型

Command* history[MAX_HISTORY];
int?history_count =?0;

void?execute_command(Command* cmd)?
{
? ? cmd->execute(cmd);
? ??if?(history_count < MAX_HISTORY)?
? ? {
? ? ? ? history[history_count++] = cmd;
? ? }
}

void?undo_last_command(void)?
{
? ??if?(history_count >?0)?
? ? {
? ? ? ? Command* cmd = history[--history_count];
? ? ? ??printf("Undo: %sn", cmd->description);
? ? ? ? cmd->undo(cmd);
? ? }
}

5、客戶端(Client)：

組裝命令對象配置命令與接收者的關(guān)系觸發(fā)命令執(zhí)行流程負(fù)責(zé)資源清理

void?command_demo(void)?
{
? ??// 創(chuàng)建接收者
? ? SystemConfig current_config = {60,?40,?30};
? ??
? ??// 創(chuàng)建具體命令
? ? Command* reset_cmd = create_reset_command(&current_config);
? ??
? ??// 通過調(diào)用者執(zhí)行命令
? ? execute_command(reset_cmd);
? ??
? ??// 通過調(diào)用者撤銷命令
? ? undo_last_command();
? ??
? ??// 清理資源
? ??free(reset_cmd);
}

序列圖：

1、代碼實(shí)現(xiàn)

C語言：

#include?<stdio.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<string.h>

// 配置參數(shù)結(jié)構(gòu)
typedefstruct?
{
? ??int?brightness; ??// 亮度 (0-100)
? ??int?volume; ? ? ??// 音量 (0-100)
? ??int?temperature; ?// 溫度 (10-30°C)
} SystemConfig;

// 打印配置
void?print_config(const?SystemConfig* config,?const?char* title)?
{
? ??printf("%s:n", title);
? ??printf(" ?Brightness: %d%%n", config->brightness);
? ??printf(" ?Volume: ? ? %d%%n", config->volume);
? ??printf(" ?Temperature: %d°Cnn", config->temperature);
}

// 命令接口
typedefstruct?Command?Command;
struct?Command?
{
? ??void?(*execute)(Command*);
? ??void?(*undo)(Command*);
? ??char?description[64];
};

// 命令歷史記錄
#define?MAX_HISTORY 10
Command* history[MAX_HISTORY];
int?history_count =?0;

void?execute_command(Command* cmd)?
{
? ? cmd->execute(cmd);
? ??if?(history_count < MAX_HISTORY)?
? ? {
? ? ? ? history[history_count++] = cmd;
? ? }
}

void?undo_last_command(void)?
{
? ??if?(history_count >?0)?
? ? {
? ? ? ? Command* cmd = history[--history_count];
? ? ? ??printf("Undo: %sn", cmd->description);
? ? ? ? cmd->undo(cmd);
? ? }
}

// 重置配置命令
typedefstruct?
{
? ? Command base;
? ? SystemConfig* config;
? ? SystemConfig previous_config; ?// 保存重置前的完整配置
} ResetConfigCommand;

void?reset_execute(Command* cmd)?
{
? ? ResetConfigCommand* rcc = (ResetConfigCommand*)cmd;
? ? rcc->previous_config = *rcc->config; ?// 保存當(dāng)前配置
? ??
? ??// 重置為默認(rèn)值
? ? rcc->config->brightness =?50;
? ? rcc->config->volume =?50;
? ? rcc->config->temperature =?22;
? ??
? ??strcpy(cmd->description,?"Reset all parameters");
? ??printf("Executed: %sn", cmd->description);
}

void?reset_undo(Command* cmd)?
{
? ? ResetConfigCommand* rcc = (ResetConfigCommand*)cmd;
? ? *rcc->config = rcc->previous_config; ?// 恢復(fù)之前配置
? ??printf("Reverted reset operationn");
}

Command*?create_reset_command(SystemConfig* config)?
{
? ? ResetConfigCommand* cmd =?malloc(sizeof(ResetConfigCommand));
? ? cmd->base.execute = reset_execute;
? ? cmd->base.undo = reset_undo;
? ? cmd->config = config;

? ??return?(Command*)cmd;
}

void?command_demo(void)?
{
? ??printf("===== Command Pattern Demo =====n");
? ??
? ??// 批量設(shè)置系統(tǒng)配置
? ? SystemConfig current_config = {60,?40,?30};
? ? print_config(&current_config,?"Batch Config");
? ??
? ??// 誤操作：重置配置
? ? Command* reset_cmd = create_reset_command(&current_config);
? ? execute_command(reset_cmd);
? ? print_config(&current_config,?"After Reset (Mistake)");
? ??
? ??// 撤銷重置操作
? ??printf("--- Undo reset command ---n");
? ? undo_last_command();
? ? print_config(&current_config,?"After Undo Reset");
? ??
? ??printf("================================n");
? ??
? ??// 清理內(nèi)存
? ??free(reset_cmd);
}

int?main(void)?
{
? ? command_demo();
? ??return0;
}

這個例子中具體命令只有一個：重置配置命令。使用命令模式可以很方便地擴(kuò)展其它命令，如：

創(chuàng)建一個批量設(shè)置命令：繼承命令接口，并實(shí)現(xiàn)對應(yīng)批量設(shè)置命令的邏輯。

// 批量設(shè)置命令
typedefstruct?{
? ? Command base;
? ? SystemConfig* config;
? ? SystemConfig new_config;
? ? SystemConfig previous_config;
} BatchSetCommand;

void?batch_set_execute(Command* cmd)?{
? ? BatchSetCommand* bsc = (BatchSetCommand*)cmd;
? ? bsc->previous_config = *bsc->config; ?// 保存當(dāng)前配置
? ? *bsc->config = bsc->new_config; ? ? ??// 應(yīng)用新配置
? ??
? ??snprintf(cmd->description,?50,?"Batch set: B=%d%%, V=%d%%, T=%d°C",
? ? ? ? ? ? ?bsc->new_config.brightness,?
? ? ? ? ? ? ?bsc->new_config.volume,
? ? ? ? ? ? ?bsc->new_config.temperature);
? ??
? ??printf("Executed: %sn", cmd->description);
}

void?batch_set_undo(Command* cmd)?{
? ? BatchSetCommand* bsc = (BatchSetCommand*)cmd;
? ? *bsc->config = bsc->previous_config; ?// 恢復(fù)之前配置
? ??printf("Reverted batch settingsn");
}

Command*?create_batch_set_command(SystemConfig* config,?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?int?brightness,?int?volume,?int?temp)?{
? ? BatchSetCommand* cmd =?malloc(sizeof(BatchSetCommand));
? ? cmd->base.execute = batch_set_execute;
? ? cmd->base.undo = batch_set_undo;
? ? cmd->config = config;
? ??
? ??// 設(shè)置新配置值
? ? cmd->new_config.brightness = brightness;
? ? cmd->new_config.volume = volume;
? ? cmd->new_config.temperature = temp;
? ??
? ??return?(Command*)cmd;
}

C++：

#include?<iostream>
#include?<vector>
#include?<string>
#include?<memory>

// 配置參數(shù)結(jié)構(gòu)
class?SystemConfig?{
public:
? ??int?brightness; ??// 亮度 (0-100)
? ??int?volume; ? ? ??// 音量 (0-100)
? ??int?temperature; ?// 溫度 (10-30°C)

? ? SystemConfig(int?b =?50,?int?v =?50,?int?t =?22)?
? ? ? ? : brightness(b), volume(v), temperature(t) {}

? ??void?print(const?std::string& title)?const?{
? ? ? ??std::cout?<< title <<?":n";
? ? ? ??std::cout?<<?" ?Brightness: "?<< brightness <<?"%n";
? ? ? ??std::cout?<<?" ?Volume: ? ? "?<< volume <<?"%n";
? ? ? ??std::cout?<<?" ?Temperature: "?<< temperature <<?"°Cnn";
? ? }
};

// 命令接口
class?Command?{
public:
? ??virtual?~Command() =?default;
? ??virtual?void?execute()?=?0;
? ??virtual?void?undo()?=?0;
? ??virtual?std::string?getDescription()?const?=?0;
};

// 調(diào)用者 (Invoker)
class?CommandInvoker?{
private:
? ??std::vector<std::unique_ptr<Command>> history;
? ??staticconstsize_t?MAX_HISTORY =?10;

public:
? ??void?executeCommand(std::unique_ptr<Command> cmd)?{
? ? ? ? cmd->execute();
? ? ? ??if?(history.size() < MAX_HISTORY) {
? ? ? ? ? ? history.push_back(std::move(cmd));
? ? ? ? }
? ? }

? ??void?undoLastCommand()?{
? ? ? ??if?(!history.empty()) {
? ? ? ? ? ??std::cout?<<?"Undo: "?<< history.back()->getDescription() <<?"n";
? ? ? ? ? ? history.back()->undo();
? ? ? ? ? ? history.pop_back();
? ? ? ? }
? ? }
};

// 具體命令：重置配置命令
class?ResetConfigCommand?:public?Command {
private:
? ? SystemConfig& config;
? ? SystemConfig previousConfig;
? ??std::string?description =?"Reset all parameters";

public:
? ? ResetConfigCommand(SystemConfig& cfg) : config(cfg) {}

? ??void?execute()?override?{
? ? ? ? previousConfig = config;
? ? ? ? config = SystemConfig(50,?50,?22);
? ? ? ??std::cout?<<?"Executed: "?<< description <<?"n";
? ? }

? ??void?undo()?override?{
? ? ? ? config = previousConfig;
? ? ? ??std::cout?<<?"Reverted reset operationn";
? ? }

? ??std::string?getDescription()?const?override?{
? ? ? ??return?description;
? ? }
};

// 客戶端
void?commandDemo()?{
? ??std::cout?<<?"===== Command Pattern Demo =====n";
? ??
? ??// 批量設(shè)置系統(tǒng)配置
? ??SystemConfig?currentConfig(60,?40,?30);
? ? currentConfig.print("Batch Config");
? ??
? ??// 創(chuàng)建調(diào)用者
? ? CommandInvoker invoker;
? ??
? ??// 誤操作：重置配置
? ? invoker.executeCommand(std::make_unique<ResetConfigCommand>(currentConfig));
? ? currentConfig.print("After Reset (Mistake)");
? ??
? ??// 撤銷重置操作
? ??std::cout?<<?"--- Undo reset command ---n";
? ? invoker.undoLastCommand();
? ? currentConfig.print("After Undo Reset");
? ??
? ??std::cout?<<?"======================================n";
}

int?main()?{
? ? commandDemo();
? ??return0;
}

2、命令模式優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

解耦：分離請求發(fā)起者和執(zhí)行者

可擴(kuò)展：新增命令無需修改現(xiàn)有代碼

支持高級操作：內(nèi)置撤銷/重做功能

缺點(diǎn)：

類膨脹：每個命令需單獨(dú)類

間接調(diào)用：增加系統(tǒng)復(fù)雜度

嵌入式場景適用性總結(jié)

在需要操作隊(duì)列、撤銷功能或硬件抽象層的嵌入式系統(tǒng)中可以考慮使用命令模式，簡單操作可直接調(diào)用避免過度設(shè)計。

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