C语言设计模式——命令模式

好处：让代码清晰明了，容易添加和删除，易维护。
哪些地方会用到命令模式？（列出几个常见的例子）
1、按键处理，每个按键按下得到一个索引（指的就是命令），一个按键对应一个处理函数。按键处理命令模式

2、协议解析（串口，网口，CAN，等等）；以串口为例简单说明一下，比如有如下协议：http类型解析（html，jpg，jpeg…）

帧头	命令	数据长度	数据内容	校验	帧尾
1字节	1字节	2字节	n字节	2字节	1字节

命令1：0x01 温度

命令2：0x02 湿度

命令3：0x03 光照强度

传统的实现方式如下：（伪代码）

static uint8_t parse(char *buffer, uint16_t length)
{uint8_t head = buffer[0];uint8_t cmd = buffer[1];uint16_t len = (buffer[2] << 8) | buffer[3];uint16_t crc = CRCCheck(buffer, length - 3);uint8_t tail = buffer[length - 1];if((head != xxx) && (tail != xxx) && (crc != ((buffer[length - 3]) << 8) | buffer[length - 2])){return 0;}switch(cmd){case 0x01:int temperatue = *(int *)&buffer[4];printf("temperatue = %d\n", temperatue);break;case 0x02:int humidity = *(int *)&buffer[4];printf("humidity = %d\n", humidity);break;case 0x03:int illumination= *(int *)&buffer[4];printf("illumination = %d\n", illumination);break;default:printf("parse error\n");break;}return 1;
}

通过这段伪代码可以看出代码结构的一些问题，如果要添加更多的命令，势必需要向switch case语句中加入更多的case语句。使得解析函数越来越臃肿。当然我们可以使用如下方式规避一些问题：（伪代码）

命令模式优化

命令模式（Command Pattern）是一种数据驱动的设计模式，它属于行为型模式。请求以命令的形式包裹在对象中，并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象，并把该命令传给相应的对象，该对象执行命令。
优点： 1、降低了系统耦合度。 2、新的命令可以很容易添加到系统中去。
缺点：使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
使用场景：认为是命令的地方都可以使用命令模式，比如： 1、GUI 中每一个按钮都是一条命令。 2、模拟 CMD。

UML 用例说明

实现流程

C语言实现的命令模式核心数据结构是命令。发布命令的是invoker，多个invoker将命令封装起来，送到队列里。有一个函数或者线程称为receiver，检查队列里是否有没有处理的命令。由receiver负责调用各个handler。另外一个被经常使用的辅助数据结构是命令码数组，在如果invoker和handler运行于不同的环境，这种做法几乎是必选，如核间通信，内核和应用态通信。命令码作为索引，handler调用函数作为元素，Receiver根据不同的命令码调用handler。

command.h

#ifndef __COMMAND_H
#define __COMMAND_H#include <rtthread.h>
#include "lw_oopc.h"
#include <stdbool.h>typedef struct rz_command_t rz_command_t;typedef struct rz_command_param_def{uint8_t head;uint8_t cmd;uint16_t length;uint8_t* data;
}rz_command_param_t;typedef struct rz_command_package_entry_def{uint8_t cmd;bool (* handle)(rz_command_t * t);
} rz_command_package_entry_t;CLASS(rz_command_t)
{char *name;rz_command_param_t param;bool (*rz_command_parse)(rz_command_t * pobj, int cmd);void (*init)(rz_command_t * pobj);
};void rz_command_obj_init(void);
rz_command_t * rz_command_obj_get(void);
#endif

command.c

#include "Command.h"static rz_command_t rz_command_obj;rz_command_t * rz_command_obj_get(void)
{return (rz_command_t *)&rz_command_obj;
}static bool parse_temperature(rz_command_t * t)
{rt_kprintf("%s\r\n", __FUNCTION__);return true;
}
static bool parse_humidity(rz_command_t * t)
{rt_kprintf("%s\r\n", __FUNCTION__);return true;
}static bool parse_illumination(rz_command_t * t)
{rt_kprintf("%s\r\n", __FUNCTION__);return true;
}static const rz_command_package_entry_t package_items[] =
{{0x01, parse_temperature},{0x02, parse_humidity},{0x03, parse_illumination},{0xFF, NULL},
};bool rz_command_parse(rz_command_t * pobj, int cmd)
{for(uint8_t i = 0; i < sizeof(package_items)/sizeof(package_items[0]); i++){if((cmd == package_items[i].cmd) && (NULL != package_items[i].handle)){ if(true == package_items[i].handle(pobj)){return true;}}}return false;
}static void command_init(rz_command_t *t)
{t->name = "Command";}void rz_command_obj_init(void)
{rz_command_t * polt = rz_command_obj_get();rz_command_t_ctor(polt);polt->init(polt);
}
CTOR(rz_command_t)
FUNCTION_SETTING(rz_command_parse, rz_command_parse);
FUNCTION_SETTING(init, command_init);
END_CTOR

main

int Command(void)
{rt_uint8_t count;rz_command_obj_init();rz_command_t * pobj = rz_command_obj_get();for(count = 0 ; count < 3 ;count++){       pobj->rz_command_parse(pobj,count);rt_thread_mdelay(100);}return 0;
}
MSH_CMD_EXPORT(Command, RT-Thread first Command sample);

总结

在命令模式中，将一个请求封装为一个对象，从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或者记录请求日志，以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式，其别名为动作模式或事务模式。
命令模式的主要优点在于降低系统的耦合度，增加新的命令很方便，而且可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令，并方便地实现对请求的撤销和恢复；其主要缺点在于可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
命令模式适用情况包括：需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互；需要将一组操作组合在一起，即支持宏命令。

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