C++面向對象語言自製多級菜單

来源:https://www.cnblogs.com/hele-two/p/18242492
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因為要做一個小應用，需要一個菜單類，在網上找了許久，也沒有找到一款心儀的菜單類，索性用C++語言，自製一個命令行級別的菜單類，並製作成庫，現記錄下來，供以後借鑒。

一、特性

  1. 無限制條目
  2. 無限制層級
  3. 用戶自定義條目和動作
  4. 腳本式生成菜單類

二、代碼實現

(一)菜單類

菜單類主要負責菜單的創建、修改、刪除，是包含菜單結構組織和響應函數的模型，用戶擁有充分的自主性，可根據需要自定義菜單顯示和響應函數。其中菜單項使用vector容器數據結構，根據用戶命令可進行菜單創建、修改、刪除，而顯示和響應函數則利用函數指針進行保存，體現了回調函數的特性。

/*
菜單類
(c) hele 2024
菜單類主要負責菜單的創建、修改、刪除，是包含菜單結構組織和響應函數的模型，用戶擁有充分的自主性，需要自定義菜單顯示和響應函數
*/
class HeleMenu {
    private:
        void (*p_action)()=nullptr; //回調函數指針，菜單響應函數
        void (*p_display)(string &name, vector<string> &content, unsigned int &index)=nullptr;//回調函數指針，菜單顯示函數
        
    
    public:
        string name; //當前菜單名稱
        HeleMenu *p_father; //父節點指針，預設NULL        
        vector<string> p_childrenName; //下級菜單項名稱，預設empty無下級菜單
        vector<HeleMenu *> p_children; //下級菜單項，預設empty無下級菜單  
        unsigned int index; //菜單項選擇指示位，預設0      
                  
        static HeleMenu * parseMenu(string bat, void (*p_display[])(string&, vector<string>&, unsigned int&), void (*p_action[])()); //解析腳本生成菜單
        HeleMenu(string name = "", HeleMenu *p_father = nullptr); //帶菜單名稱、父節點指針的構造函數，預設菜單名為無名，預設父節點值為空
        void addToMenus(); //添加菜單項到菜單本
        void addValue(string value); //添加菜單單個葉節點
        int addValues(vector<string> values); //添加菜單葉節點
        void changeValue(string value); //修改菜單葉節點
        HeleMenu *getChild(unsigned int index = 0); //獲取指定序號的子節點，預設第0項子節點
        string getValue(); //獲取菜單葉節點
        void removeAllItem(); //刪除菜單所有節點
        void attachAction(void (*p_action)()); //添加動作回調函數
        void attachDisplay(void (*p_display)(string&, vector<string>&, unsigned int&)); //添加顯示回調函數 0.菜單名，1.顯示內容，2.選中項
        void action(); //菜單響應函數
        void display(); //菜單顯示函數
};

/*解析腳本生成菜單*/
 
HeleMenu * HeleMenu::parseMenu(string bat, void (*p_display[])(string&, vector<string>&, unsigned int&), void (*p_action[])()) {
 vector<char> stack_simul; //符號棧
 
 vector<HeleMenu*> stack_p; //指針棧
 
 vector<string> stack_name; //名稱棧
 
 HeleMenu * root = nullptr; //初始化根菜單指針
 
 uint8_t countAction = 0;
 
 for (uint8_t i = 0; i < bat.length();) {
  string name = ""; //菜單名
 
  uint8_t step = 0; //菜單名長，即距下次讀取的步長
 
  char a = bat[i];
 
  if ('{' == a) { //有子菜單
 
   HeleMenu *father = nullptr;
 
   if (stack_p.size() > 0) { //有父菜單
 
    father = stack_p.back(); //彈出指針棧
 
   }
 
   if (stack_name.size() > 0) {
    name = stack_name.back(); //讀取名稱
 
   }
 
   HeleMenu * m1 = new HeleMenu(name, father); //構建菜單
 
   m1->attachDisplay(p_display[countAction]);
 
   m1->attachAction(p_action[countAction++]);
 
   m1->addToMenus();
 
   stack_simul.push_back('{'); //壓入符號棧
 
   stack_p.push_back(m1); //壓入菜單指針
 
   
 
   i++;
 
  } else if ('}' == a) { //子菜單結束
 
   stack_simul.pop_back(); //彈出符號棧
 
   root = stack_p.back(); //彈出菜單指針棧
 
   stack_p.pop_back();
 
   stack_name.pop_back(); //彈出名稱棧
 
   i++;
 
  } else if (',' == a) {
   i++;
 
  } else { //若有菜單名或值
 
   for (uint8_t j = i; j < bat.length() && '{' != bat[j] && '}' != bat[j] && ',' != bat[j]; j++,step++) { //讀菜單名或值
 
    name.append(&bat[0]+j,1); //適應中文
 
   }
 
   stack_name.push_back(name);
 
   i += step;
 
   if (stack_simul.size() > 0 && '{' == stack_simul.back() && ('}' == bat[i] || ',' == bat[i])) { //若為值
 
    stack_p.back()->addValue(name);
 
   }
 
   
 
  } 
 
 }
 
 return root;
 
}
 
/*帶菜單名稱、父節點指針的構造函數，預設菜單名為無名，預設父節點值為空*/
 
HeleMenu::HeleMenu(string name, HeleMenu *p_father) {
 this->name = name;
 
    this->p_father = p_father;
 
    this->index = 0;
 
    this->p_action = nullptr;
 
    this->p_display = nullptr;
 
}
 
/*添加菜單項到菜單本*/
 
void HeleMenu::addToMenus() {
 if (this->p_father != nullptr) {
  this->p_father->p_childrenName.push_back(this->name); //賦予菜單內容
 
  this->p_father->p_children.push_back(this); //將菜單指針註冊到父菜單 
 
 }
 
}
 
/*添加菜單單個葉節點*/
 
void HeleMenu::addValue(string value) {
 this->p_childrenName.push_back(value);
 
 this->p_children.push_back(nullptr); //添加空指針，表示無下級菜單，即葉節點
 
}
 
/*添加菜單葉節點*/
 
int HeleMenu::addValues(vector<string> values) {
 unsigned int i = 0;
 
 for (; i < values.size(); i++) {
  this->p_childrenName.push_back(values[i]); //賦予值項
 
  this->p_children.push_back(nullptr); //添加空指針，表示無下級菜單，即葉節點
 
 };
 
 return i;
 
}
 
  
 
/*添加動作回調函數*/
 
void HeleMenu::attachAction(void (*p_action)()) {
 this->p_action = p_action;
 
}
 
/*添加顯示回調函數*/
 
void HeleMenu::attachDisplay(void (*p_display)(string&, vector<string>&, unsigned int&)) {
 this->p_display = p_display;
 
}
 
/*菜單響應函數*/
 
void HeleMenu::action() {
 this->p_action(); //回調動作函數
 
}
 
/*將某項葉節點改成對應值，實現菜單動態顯示*/
 
void HeleMenu::changeValue(string value) {
 this->p_childrenName.at(this->index) = value;
 
}
 
/*菜單顯示函數*/
 
void HeleMenu::display() {
 this->p_display(this->name, this->p_childrenName, this->index); //回調顯示函數，1.顯示內容，2.選中項
 
}
 
/*獲取指定序號的子節點*/
 
HeleMenu * HeleMenu::getChild(unsigned int index) {
 return this->p_children.at(index);
 
}
 
/*獲取某項葉節點值，實現菜單動態顯示*/
 
string HeleMenu::getValue() {
 return this->p_childrenName.at(this->index);
 
}
 
/*刪除菜單所有節點*/
 
void HeleMenu::removeAllItem() {
 for(auto i:this->p_children) { //釋放子節點記憶體
 
  free(i);
 
 }
 
 this->p_childrenName.clear();
 
 this->p_children.clear();
 
 this->index = 0; //序號防越界，恢復預設值
 
}

（二）菜單瀏覽器類

菜單瀏覽器類主要負責菜單結構的瀏覽導航。私有變數是2個菜單類指針，1個是根目錄指針，1個是當前目錄指針。

/*

菜單瀏覽器類

(c)hele 2024

菜單瀏覽器主要負責菜單結構的瀏覽

*/

 

class HeleMenuViewer {

 private:

 

  static HeleMenu *p_rootMenu, *p_currentMenu; //內置根菜單指針、當前菜單項指針

 

 public:

 

  static void init(HeleMenu *p_rootMenu); //初始化函數

 

  static HeleMenu * getCurrentMenu(); //獲取當前菜單指針

 

  static HeleMenu * getRootMenu(); //獲取根菜單指針

 

  static void gotoFather(); //跳轉到父菜單

 

  static void gotoChild(); //跳轉到子菜單，序號指示在菜單類里

 

  static void gotoChild(unsigned int index, unsigned int selected=0); //跳轉到指定序號的菜單，預設其選中子菜單第0項

 

  static void gotoRoot(); //跳轉到根菜單

 

  static void selectUp(); //向上選擇

 

  static void selectDown(); //向下選擇

 

  static void action(); //當前菜單響應

 

  static void display(); //顯示當前菜單

 

};

/*初始化菜單管理類的內置根菜單和當前菜單指針為空指針*/

HeleMenu *HeleMenuViewer::p_rootMenu = nullptr;

HeleMenu *HeleMenuViewer::p_currentMenu = nullptr;

 

/*當前菜單響應*/

void HeleMenuViewer::action() {

    p_currentMenu->action();

}

/*顯示當前菜單*/

void HeleMenuViewer::display() {

    p_currentMenu->display();

}

 

/*獲取當前菜單指針*/

HeleMenu * HeleMenuViewer::getCurrentMenu() {

    return p_currentMenu;

}

 

/*獲取根菜單指針*/

HeleMenu * HeleMenuViewer::getRootMenu() {

    return p_rootMenu;

}

 

/*跳轉到父菜單*/

void HeleMenuViewer::gotoFather() {

    if (p_currentMenu->p_father != nullptr) {

        p_currentMenu = p_currentMenu->p_father;    

    }

}

 

/*跳轉到子菜單，序號指示在菜單類里*/

void HeleMenuViewer::gotoChild() {

    if (p_currentMenu->p_children.size() > 0 && p_currentMenu->p_children[p_currentMenu->index] != nullptr) { 防止無子項

        p_currentMenu = p_currentMenu->p_children[p_currentMenu->index];

    }

}

 

/*跳轉到指定序號的菜單，預設其選中子菜單第0項*/

void HeleMenuViewer::gotoChild(unsigned int index, unsigned int selected) {

    if (index < p_currentMenu->p_children.size()) { //防止越界

        p_currentMenu->index = index; //更新菜單指示位置

        gotoChild();

        if (selected < p_currentMenu->p_children.size()) {

            p_currentMenu->index = selected;

        }

    }

}

 

/*跳轉到根菜單*/

void HeleMenuViewer::gotoRoot() {

    p_currentMenu = p_rootMenu;

}

 

/*初始化函數，為根菜單指針賦值*/

void HeleMenuViewer::init(HeleMenu *p_rootMenu) {

    HeleMenuViewer::p_rootMenu = p_rootMenu;

}

 

/*向下選擇*/

void HeleMenuViewer::selectDown() {

    if (p_currentMenu->p_childrenName.size() > 0) { //防除0錯誤

        p_currentMenu->index = (p_currentMenu->index + 1) % p_currentMenu->p_childrenName.size();

    }

}

 

/*向上選擇*/

void HeleMenuViewer::selectUp() {

    if (p_currentMenu->p_childrenName.size() > 0) { //防除0錯誤

        p_currentMenu->index = (p_currentMenu->index - 1 + p_currentMenu->p_childrenName.size()) % p_currentMenu->p_childrenName.size();

    }

 

}

(三)庫的生成

網上的資料有很多了，在此僅簡單記錄。

##靜態庫生成與調用，用HeleMenu.cpp生成庫##
#編譯生成.o鏈接文件
g++ -c HeleMenu.cpp
 
#利用.o文件生成靜態庫，文件名必須以lib***.a形式命名
ar -crv libHeleMenu.a HeleMenu.o
 
#調用靜態庫生成目標程式
g++ -o main.exe CreateAndShowMenu.cpp -L . -lHeleMenu
g++ CreateAndShowMenu.cpp libHeleMenu.a -o main.exe
-------------------------------------------------
##動態庫生成與調用，用HeleMenu.cpp生成庫##
#生成.o鏈接文件
g++ -c HeleMenu.cpp
 
#利用.o文件生成動態庫，文件名必須以lib***.so形式命名
g++ -shared -fpic -o libHeleMenu.so HeleMenu.o
 
#調用動態庫生成目標程式
g++ -o main.exe CreateAndShowMenu.cpp -L . -lHeleMenu
g++ CreateAndShowMenu.cpp libHeleMenu.so -o main.exe
 
-------------------------------------------------
代碼編譯優化
-O0 禁止編譯器優化，預設此項
-O1 嘗試優化編譯時間和可執行文件大小
-O2 更多的優化，嘗試幾乎全部的優化功能，但不會進行“空間換時間”的優化方法
-O3 在-O2基礎上再打開一些優化選項
-Os 對生成文件大小進行優化。會打開-O2開的全部選項，除了那些會增加文件大小的

三、使用示例

主要有2種方法實現用戶自定義的菜單類，共同點是attachDisplay和attachAction所帶的參數均為用戶自定義的函數。

（一）手動生成

/*手動生成菜單*/

HeleMenu *m1 = new HeleMenu();

m1->attachDisplay(display_root);

m1->attachAction(action_root);

HeleMenuViewer::init(m1); //初始化根菜單

//    

HeleMenu *m2 = new HeleMenu("歷史記錄",m1);

m2->attachDisplay(display);

m2->attachAction(action);

m2->addToMenus();

 

m2 = new HeleMenu("操作",m1);

m2->addValues({"保存","不保存"});

m2->attachDisplay(display);

m2->attachAction(action_operate);

m2->addToMenus();

 

m2 = new HeleMenu("菜單",m1);

m2->attachDisplay(display);

m2->attachAction(action);

m2->addToMenus();

m1 = m2; //構建下一層子菜單

 

m2 = new HeleMenu("對比度", m1);

m2->addValues({"1", "2", "3", "4"});

m2->attachDisplay(display_compare);

m2->attachAction(action_compare);

m2->addToMenus();

 

m1->addValues({/*對比度,*/ "全部清除","重啟","關機"/*,"校準","關於"*/});

 

 

m2 = new HeleMenu("校準",m1);

m2->addValue("確認");

m2->attachDisplay(display);

m2->attachAction(action_adjust);

m2->addToMenus();    

 

m2 = new HeleMenu("關於",m1);

m2->addValue("(c)hele 2024\n這是一個菜單類，可以幫助你生成自定義菜單，同時還可以設置動作");

m2->attachDisplay(display);

m2->attachAction(action);

m2->addToMenus();

 

HeleMenuViewer::gotoRoot();     //到達根菜單

while (true) { //啟動

    system("cls");

    HeleMenuViewer::display();

    HeleMenuViewer::action();

}

（二）腳本生成

主要利用菜單類parseMenu函數實現，寫了1個解析器，可以實現菜單類的自動生成。

/*腳本生成菜單*/

void (*p_display[])(string&, vector<string>&, unsigned int&) = {/*root*/display_root, /*log*/display, /*operate*/display, /*menu*/display, /*constrast*/display_compare, /*adjust*/display, /*about*/display};

void (*p_action[])() = {/*root*/action_root, /*log*/action, /*operate*/action_operate, /*menu*/action, /*constrast*/action_compare, /*adjust*/action_adjust, /*about*/action};

HeleMenu *m1 = HeleMenu::parseMenu("{歷史{},操作{save,unsave},菜單{對比度{1,2,3,4},clearAll,rePower,shutdown,校準{confirm},關於{(c)hele 2024，這是一個菜單}}}", p_display, p_action);

HeleMenuViewer::init(m1);

 

HeleMenuViewer::gotoRoot();     //到達根菜單

while (true) { //啟動

    system("cls");

    HeleMenuViewer::display();

    HeleMenuViewer::action();

}

parseMenu所帶的參數共3個，第1個是菜單結構字元串，也就是生成菜單結構的腳本，後面2個參數分別是顯示函數指針數組和響應函數指針數組。為便於理解，下麵我將用戶自定義菜單結構展開：

{
    log{
    },
    operate{
        save,unsave
    },
    menu{
        constrast{
            1,2,3,4
        },
        clearAll,
        rePower,
        shutdown,
        adjust{
            confirm
        },
        about{
            (c)hele 2024
        }
    }
}

每一個'{'都意味著該項目有子菜單，每一個'}'意味著該菜單結束，每一個','都意味著有同級菜單，以上這3個符號均是關鍵詞，均是英文字元。所有菜單除內容中間可以有空格外，其餘地方不能有多餘的空格。支持中文。

（三）演示

主要使用上、下、左、右、空格、回車、退出這些按鍵，只實現部分功能。
image

四、不足與展望

運用C++面向對象思維進行編程，代碼體積大，效率低；

利用腳本生成菜單是個新穎的思路，但容錯性不好，沒有對腳本進行規範化的檢查，對用戶不友好；

可以利用ArduinoSTL庫，將此庫移植進Arduino系列單片機項目中；

使用了動態分配記憶體技術，對於RAM較小的單片機，容易記憶體溢出。

五、參考資料

六、源碼下載


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