嵌入式誤操作救星！一鍵撤銷的優(yōu)雅方案

嵌入式大雜燴 2星期前 75 閱讀 1 贊 2 收藏 0 評(píng)論

命令模式

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

命令模式包含以下主要角色：

Invoker（調(diào)用者）：要求命令對(duì)象執(zhí)行請(qǐng)求，通常會(huì)持有命令對(duì)象，可以持有很多的命令對(duì)象。
Command（命令接口）：聲明執(zhí)行操作的接口。
ConcreteCommand（具體命令）：將一個(gè)接收者對(duì)象綁定于一個(gè)動(dòng)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(gè)請(qǐng)求相關(guān)的操作，任何類都可能作為一個(gè)接收者。
Client（客戶端）：創(chuàng)建具體命令對(duì)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(gè)配置參數(shù)管理的場(chǎng)景：亮度、音量、溫度這三個(gè)參數(shù)的管理。要求：能夠撤銷到上一個(gè)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(shí)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: %s\n", 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 operation\n");
}

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(chǔ)配置數(shù)據(jù)的對(duì)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: %s\n", cmd->description);
        cmd->undo(cmd);
    }
}

5、客戶端(Client)：

組裝命令對(duì)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(¤t_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 
#include 
#include 

// 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°C\n\n", 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: %s\n", 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: %s\n", 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 operation\n");
}

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(¤t_config, "Batch Config");
    
    // 誤操作：重置配置
    Command* reset_cmd = create_reset_command(¤t_config);
    execute_command(reset_cmd);
    print_config(¤t_config, "After Reset (Mistake)");
    
    // 撤銷重置操作
    printf("--- Undo reset command ---\n");
    undo_last_command();
    print_config(¤t_config, "After Undo Reset");
    
    printf("================================\n");
    
    // 清理內(nèi)存
    free(reset_cmd);
}

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

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

創(chuàng)建一個(gè)批量設(shè)置命令：繼承命令接口，并實(shí)現(xiàn)對(duì)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: %s\n", 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 settings\n");
}

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 
#include 
#include 
#include 

// 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 << "°C\n\n";
    }
};

// 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 history;
    staticconstsize_t MAX_HISTORY = 10;

public:
    void executeCommand(std::unique_ptr 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 operation\n";
    }

    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(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(qǐng)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(jí)操作：內(nèi)置撤銷/重做功能

缺點(diǎn)：

類膨脹：每個(gè)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(chǎng)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(jiǎn)單操作可直接調(diào)用避免過度設(shè)計(jì)。

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