实现类CAD的交互式命令系统

看一段操作:

上面这个动画是我自己花了一周实现CAD绘图系统，里面实现了类CAD的交互命令
交互式命令操作流程

通过在命令栏或者菜单触发命令来启动相关功能，在命令执行过程中，命令栏提示当前命令的输入状态，当用户根据命令提示中的输入信息完成相应的操作(如在地图中点击某个点或者输入某个字符串）之后继续命令的下一步操作，直到命令的结束。
这种操作方式在设计类、地图类软件中经常用到，如AutoCAD,ARCGIS软件中，实现方式也有很多种。也各有优缺点，本文主要介绍类CAD系统中的交互命令实现。

在AutoCAD的二次开发中，有类似的提示用户等待函数

acedGetString函数暂停程序执行，等待用户输入一个字符串，该函数定义为：
int acedGetString(int cronly, const char * prompt, char * result);
acedGetString函数暂停程序执行，等待用户输入一个坐标，该函数定义为：
int acedGetPoint(const char* prompt,AcDbPoint* result);
//命令函数,以下是伪代码;
void cmd_drawline()
{AcDbPoint result_point;auto es= acedGetPoint("请输入起点坐标",&result_point);//在这个函数中，中断了命令drawline的执行，在不卡住主界面的情况下让用户输入所需要的值;AcDbPolylinePtr line=AcDbPolyline::createObject();if(es==eOk){line->addPoint(result_point);}do {es= acedGetPoint("请输入下一个点坐标",&result_point);if(es==eNone){break;}line->addPoint(result_point);} while(1);
}

常用交互式系统的解决办法

基于消息循环实现(C++）

消息循环的方式在各种语言中的都有类似的方法，比较容易找到解决办法。
优点:比较容易实现，在windows下可跨语言交互，

使用Qt的消息循环

//伪代码;
//用户输入类型;
enum InputType
{inputNothing,inputPoint,inputString,
};
struct CommandStatus
{//表示已经准备好输入;bool _has_read_get;char* _command_name;//输入结果;QVariant _result_value;//输入类型;InputType _inut_type=inputNothing;
};//等待用户输入函数;
int acedGetPoint(const char* prompt,AcDbPoint* result)
{//获取当前的命令状态;CommandStatus&  command_status=getCurrentCommandStatus();//标记状态;command_status._inut_type=inputString;command_status._has_read_get=false;do {//最为关键的一步,Qt中防止阻塞的办法; qApp->processEvents();if(command_status._has_read_get){break;}} while(true);//获取结果数据;result=command_status._value.toPoint();
}//地图中鼠标按下或者命令栏中的输入完成事件void Canvas::mousePress(QMouseEvent* event)
{if(event->inputType()==InputPoint){//当这个事件结束之后就会退出acedGetPoint函数中的死循环;CommandStatus&  command_status=getCurrentCommandStatus();auto point=toScreen(event->pos());//将像素坐标转为地理坐标;command_status._has_read_get=true;command_status._result_value=point;}
}

使用Qt中的QEventLoop

QEventLoop类为我们提供了一种进入和退出一个事件循环的方法，模态对话框就是类似的实现方式(也可以使用windows的消息循环，但是因为不能跨平台，windows的消息应用范围不高;

//等待用户输入函数;
QEventLoop _loop;
int acedGetPoint(const char* prompt,AcDbPoint* result)
{//获取当前的命令状态;CommandStatus&  command_status=getCurrentCommandStatus();//标记状态;command_status._inut_type=inputString;command_status._has_read_get=false;//开启独立的事件循环;_loop.exec();
}//地图中鼠标按下或者命令栏中的输入完成事件void Canvas::mousePress(QMouseEvent* event)
{if(event->inputType()==InputPoint){//当这个事件结束之后就会退出acedGetPoint函数中的死循环;CommandStatus&  command_status=getCurrentCommandStatus();auto point=toScreen(event->pos());//将像素坐标转为地理坐标; command_status._result_value=point;//退出循环;_loop.quit();}
}

在WPF中使用消息循环

当主程不是Qt程序时，上面的方法将会无效(当然也可以将Qt做成组件提供给C#中使用，具体方法在以前的文章<<C#的winform中嵌入Qt界面库>>。主要用用到了WPF的这个类 DispatcherFrame，这个类具体有什么作用，可以自行百度
ps：这个方法找了好久，才发现WPF有这样一个东西;

//其他的代码与C++的类似，最主要的时进入循环和退出循环中
class MessageCall
{private Stack<DispatcherFrame> _dispathcer_frame_list = new Stack<DispatcherFrame>();//挂起，进入消息循环,在public void yeild(){ComponentDispatcher.PushModal();var dispathcer_frame = new DispatcherFrame(true);_dispathcer_frame_list.Push(dispathcer_frame);Dispatcher.PushFrame(dispathcer_frame);}//退出消息循环;public void resume(){var dis_frame = _dispathcer_frame_list.Pop();if (dis_frame != null){dis_frame.Continue = false;}ComponentDispatcher.PopModal();}
}MessageCall message_call=new MessageCall();
int acedGetPoint(String prompt,ref AcDbPoint result)
{//获取当前的命令状态;CommandStatus  command_status=getCurrentCommandStatus();//标记状态;command_status._inut_type=inputString;command_status._has_read_get=false;//挂起，等待其他地方调用了resume才进行往下执行;message_call.yeild();
}//地图中鼠标按下或者命令栏中的输入完成事件void Canvas_mousePress(MouseEvent event)
{if(event->inputType()==InputPoint){//当这个事件结束之后就会退出acedGetPoint函数中的死循环;CommandStatus  command_status=getCurrentCommandStatus();auto point=toScreen(event->pos());//将像素坐标转为地理坐标; command_status._result_value=point;message_call.resume();}
}

使用有栈协程解决

是一种比线程更加轻量级的存在，正如一个进程可以拥有多个线程一样，一个线程可以拥有多个协程.很多语言如go自带了协程的支持，C++20支持无栈协程，在网络通信中应用比较多。

常用的C++开源协程有 libgo 、libco、boost coroutine2、fibers 、C++20、windows纤程等，对于做命令驱动程序而言，一般只能用有栈协程, 无栈协程一般情况下协程函数一般情况下使用的是关键字来处理，有特定的返回值，也是通过语言语法糖来实现，局限性比较大(C++20的协程就是无栈协程)。

1. boost coroutine2

需要编译依赖boost的context模块，这里面没用到里面的fiber模块，fiber模块支持协程的调度。

封装到C#测试过，也支持协程的调用(某些协程跨语言调用就会出问题，如windows fiber在net2.0及以下版本可以用），也支持协程的调试。在net3.5版本中调试打断点会报调试异常(C#不支持协程调试)

这个库的使用相对来说还是不太友好，应用于交互系统中还是要写很多额外的代码。

#include "boost/coroutine2/all.hpp"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace boost::coroutines2;
TCallback* _callback;
void cooperative(coroutine<void>::push_type &sink,int num)
{std::cout << "Hello";//之所以能够执行是因为重载了操作符()//返回main()函数继续运行//执行挂起操作;如果在交互系统中，这个sink是需要有成员变量接收的，//可以保留为指针,在命令中调用用户等待函数的时候在挂起;sink();  std::cout << "world";//执行完毕，返回main继续执行
}void Test::testone()
{coroutine<void>::pull_type source{ std::bind(cooperative,std::placeholders::_1, 1)};std::cout << ", ";_callback->showMessage();//返回cooperative函数继续执行source();std::cout << "!";std::cout << "\n";
}
输出结果是: hello,world!

2. 简单的协程库

https://github.com/tonbit/coroutine 是一个单文件协程库，在windows下使用的fiber实现，linux下是用的ucontext函数来实现的。非常简单易用.

thread_local static Ordinator ordinator
//coroutine.h文件中的101有一个这样的定义，需要去掉thread_local，否则多处调用很容易崩溃.

void cmd_drawline() //命令;
{AcDbPoint result_point;auto es= acedGetPoint("请输入起点坐标",&result_point);//在这个函数中，中断了命令drawline的执行，在不卡住主界面的情况下让用户输入所需要的值;AcDbPolylinePtr line=AcDbPolyline::createObject();if(es==eOk){line->addPoint(result_point);}do {es= acedGetPoint("请输入下一个点坐标",&result_point);if(es==eNone){break;}line->addPoint(result_point);} while(1);
}enum InputType
{inputNothing,inputPoint,inputString,
};
struct CommandStatus
{//协程ID;int _coroutine_id;char* _command_name;//输入结果;QVariant _result_value;//输入类型;InputType _inut_type=inputNothing;
};int acedGetPoint(const char* prompt,AcDbPoint* result)
{//获取当前的命令状态;CommandStatus&  command_status=getCurrentCommandStatus();//标记状态;command_status._inut_type=inputString;//挂起协程;coroutine::yield();
}void Canvas::mousePress(QMouseEvent* event)
{if(event->inputType()==InputPoint){//当这个事件结束之后就会退出acedGetPoint函数中的死循环;CommandStatus&  command_status=getCurrentCommandStatus();auto point=toScreen(event->pos());//将像素坐标转为地理坐标; command_status._result_value=point;//恢复命令,coroutine_id是我们创建的协程ID;coroutine::resume(command_status._coroutine_id); }
}void execCommand(const char* command_name)
{//根据命令名，找到命令的回调函数执行;auto call_fun=CommandManager::instance().findCommand(command_name);call_fun();
}//执行命令的主函数，非入口函数，这只是举个例子;
void main()
{auto rt1 = coroutine::create(std::bind(&execCommand, command_name));CommandStatus&  command_status=getCurrentCommandStatus();command_status._coroutine_id=rt1;
}

在C#中使用task await解决

在AutoCAD 2015版本之后协程的使用方式被放弃了，主要的原因是在C#中对协程的支持不好，不可调试，我自己使用是很容易崩溃。AutoCAD.Net使用的是Task await的C#关键字来实现，网上有一个C#实现的CAD系统就是这种方式，有兴趣的可以学习下.

simpleCAD https://github.com/oozcitak/SimpleCad

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