C++ 面向对象语言自制多级菜单
作者：快乐非自愿限量之名
- 2024-06-12 福建
本文字数：6928 字
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因为要做一个小应用，需要一个菜单类，在网上找了许久，也没有找到一款心仪的菜单类，索性用 C++语言，自制一个命令行级别的菜单类，并制作成库，现记录下来，供以后借鉴。
一、特性
无限制条目
无限制层级
用户自定义条目和动作
脚本式生成菜单类
二、代码实现
(一)菜单类
菜单类主要负责菜单的创建、修改、删除，是包含菜单结构组织和响应函数的模型，用户拥有充分的自主性，可根据需要自定义菜单显示和响应函数。其中菜单项使用 vector 容器数据结构，根据用户命令可进行菜单创建、修改、删除，而显示和响应函数则利用函数指针进行保存，体现了回调函数的特性。
/*菜单类(c) hele 2024菜单类主要负责菜单的创建、修改、删除，是包含菜单结构组织和响应函数的模型，用户拥有充分的自主性，需要自定义菜单显示和响应函数*/class HeleMenu { private: void (*p_action)()=nullptr; //回调函数指针，菜单响应函数 void (*p_display)(string &name, vector<string> &content, unsigned int &index)=nullptr;//回调函数指针，菜单显示函数 public: string name; //当前菜单名称 HeleMenu *p_father; //父节点指针，默认NULL vector<string> p_childrenName; //下级菜单项名称，默认empty无下级菜单 vector<HeleMenu *> p_children; //下级菜单项，默认empty无下级菜单 unsigned int index; //菜单项选择指示位，默认0 static HeleMenu * parseMenu(string bat, void (*p_display[])(string&, vector<string>&, unsigned int&), void (*p_action[])()); //解析脚本生成菜单 HeleMenu(string name = "", HeleMenu *p_father = nullptr); //带菜单名称、父节点指针的构造函数，默认菜单名为无名，默认父节点值为空 void addToMenus(); //添加菜单项到菜单本 void addValue(string value); //添加菜单单个叶节点 int addValues(vector<string> values); //添加菜单叶节点 void changeValue(string value); //修改菜单叶节点 HeleMenu *getChild(unsigned int index = 0); //获取指定序号的子节点，默认第0项子节点 string getValue(); //获取菜单叶节点 void removeAllItem(); //删除菜单所有节点 void attachAction(void (*p_action)()); //添加动作回调函数 void attachDisplay(void (*p_display)(string&, vector<string>&, unsigned int&)); //添加显示回调函数 0.菜单名，1.显示内容，2.选中项 void action(); //菜单响应函数 void display(); //菜单显示函数};复制代码
/*解析脚本生成菜单*/ HeleMenu * HeleMenu::parseMenu(string bat, void (*p_display[])(string&, vector<string>&, unsigned int&), void (*p_action[])()) { vector<char> stack_simul; //符号栈 vector<HeleMenu*> stack_p; //指针栈 vector<string> stack_name; //名称栈 HeleMenu * root = nullptr; //初始化根菜单指针 uint8_t countAction = 0; for (uint8_t i = 0; i < bat.length();) { string name = ""; //菜单名 uint8_t step = 0; //菜单名长，即距下次读取的步长 char a = bat[i]; if ('{' == a) { //有子菜单 HeleMenu *father = nullptr; if (stack_p.size() > 0) { //有父菜单 father = stack_p.back(); //弹出指针栈 } if (stack_name.size() > 0) { name = stack_name.back(); //读取名称 } HeleMenu * m1 = new HeleMenu(name, father); //构建菜单 m1->attachDisplay(p_display[countAction]); m1->attachAction(p_action[countAction++]); m1->addToMenus(); stack_simul.push_back('{'); //压入符号栈 stack_p.push_back(m1); //压入菜单指针 i++; } else if ('}' == a) { //子菜单结束 stack_simul.pop_back(); //弹出符号栈 root = stack_p.back(); //弹出菜单指针栈 stack_p.pop_back(); stack_name.pop_back(); //弹出名称栈 i++; } else if (',' == a) { i++; } else { //若有菜单名或值 for (uint8_t j = i; j < bat.length() && '{' != bat[j] && '}' != bat[j] && ',' != bat[j]; j++,step++) { //读菜单名或值 name.append(&bat[0]+j,1); //适应中文 } stack_name.push_back(name); i += step; if (stack_simul.size() > 0 && '{' == stack_simul.back() && ('}' == bat[i] || ',' == bat[i])) { //若为值 stack_p.back()->addValue(name); } } } return root; } /*带菜单名称、父节点指针的构造函数，默认菜单名为无名，默认父节点值为空*/ 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; } /*添加菜单项到菜单本*/ void HeleMenu::addToMenus() { if (this->p_father != nullptr) { this->p_father->p_childrenName.push_back(this->name); //赋予菜单内容 this->p_father->p_children.push_back(this); //将菜单指针注册到父菜单 } } /*添加菜单单个叶节点*/ void HeleMenu::addValue(string value) { this->p_childrenName.push_back(value); this->p_children.push_back(nullptr); //添加空指针，表示无下级菜单，即叶节点 } /*添加菜单叶节点*/ int HeleMenu::addValues(vector<string> values) { unsigned int i = 0; for (; i < values.size(); i++) { this->p_childrenName.push_back(values[i]); //赋予值项 this->p_children.push_back(nullptr); //添加空指针，表示无下级菜单，即叶节点 }; return i; } /*添加动作回调函数*/ void HeleMenu::attachAction(void (*p_action)()) { this->p_action = p_action; } /*添加显示回调函数*/ void HeleMenu::attachDisplay(void (*p_display)(string&, vector<string>&, unsigned int&)) { this->p_display = p_display; } /*菜单响应函数*/ void HeleMenu::action() { this->p_action(); //回调动作函数 } /*将某项叶节点改成对应值，实现菜单动态显示*/ void HeleMenu::changeValue(string value) { this->p_childrenName.at(this->index) = value; } /*菜单显示函数*/ void HeleMenu::display() { this->p_display(this->name, this->p_childrenName, this->index); //回调显示函数，1.显示内容，2.选中项 } /*获取指定序号的子节点*/ HeleMenu * HeleMenu::getChild(unsigned int index) { return this->p_children.at(index); } /*获取某项叶节点值，实现菜单动态显示*/ string HeleMenu::getValue() { return this->p_childrenName.at(this->index); } /*删除菜单所有节点*/ void HeleMenu::removeAllItem() { for(auto i:this->p_children) { //释放子节点内存 free(i); } this->p_childrenName.clear(); this->p_children.clear(); this->index = 0; //序号防越界，恢复默认值 }复制代码
（二）菜单浏览器类
菜单浏览器类主要负责菜单结构的浏览导航。私有变量是 2 个菜单类指针，1 个是根目录指针，1 个是当前目录指针。
/*
菜单浏览器类
(c)hele 2024
菜单浏览器主要负责菜单结构的浏览
*/
class HeleMenuViewer {
private:
static HeleMenu *p_rootMenu, *p_currentMenu; //内置根菜单指针、当前菜单项指针
public:
static void init(HeleMenu *p_rootMenu); //初始化函数
static HeleMenu * getCurrentMenu(); //获取当前菜单指针
static HeleMenu * getRootMenu(); //获取根菜单指针
static void gotoFather(); //跳转到父菜单
static void gotoChild(); //跳转到子菜单，序号指示在菜单类里
static void gotoChild(unsigned int index, unsigned int selected=0); //跳转到指定序号的菜单，默认其选中子菜单第0项
static void gotoRoot(); //跳转到根菜单
static void selectUp(); //向上选择
static void selectDown(); //向下选择
static void action(); //当前菜单响应
static void display(); //显示当前菜单
};复制代码
/*初始化菜单管理类的内置根菜单和当前菜单指针为空指针*/
HeleMenu *HeleMenuViewer::p_rootMenu = nullptr;
HeleMenu *HeleMenuViewer::p_currentMenu = nullptr;
/*当前菜单响应*/
void HeleMenuViewer::action() {
p_currentMenu->action();
}
/*显示当前菜单*/
void HeleMenuViewer::display() {
p_currentMenu->display();
}
/*获取当前菜单指针*/
HeleMenu * HeleMenuViewer::getCurrentMenu() {
return p_currentMenu;
}
/*获取根菜单指针*/
HeleMenu * HeleMenuViewer::getRootMenu() {
return p_rootMenu;
}
/*跳转到父菜单*/
void HeleMenuViewer::gotoFather() {
if (p_currentMenu->p_father != nullptr) {
p_currentMenu = p_currentMenu->p_father;
}
}
/*跳转到子菜单，序号指示在菜单类里*/
void HeleMenuViewer::gotoChild() {
if (p_currentMenu->p_children.size() > 0 && p_currentMenu->p_children[p_currentMenu->index] != nullptr) { 防止无子项
p_currentMenu = p_currentMenu->p_children[p_currentMenu->index];
}
}
/*跳转到指定序号的菜单，默认其选中子菜单第0项*/
void HeleMenuViewer::gotoChild(unsigned int index, unsigned int selected) {
if (index < p_currentMenu->p_children.size()) { //防止越界
p_currentMenu->index = index; //更新菜单指示位置
gotoChild();
if (selected < p_currentMenu->p_children.size()) {
p_currentMenu->index = selected;
}
}
}
/*跳转到根菜单*/
void HeleMenuViewer::gotoRoot() {
p_currentMenu = p_rootMenu;
}
/*初始化函数，为根菜单指针赋值*/
void HeleMenuViewer::init(HeleMenu *p_rootMenu) {
HeleMenuViewer::p_rootMenu = p_rootMenu;
}
/*向下选择*/
void HeleMenuViewer::selectDown() {
if (p_currentMenu->p_childrenName.size() > 0) { //防除0错误
p_currentMenu->index = (p_currentMenu->index + 1) % p_currentMenu->p_childrenName.size();
}
}
/*向上选择*/
void HeleMenuViewer::selectUp() {
if (p_currentMenu->p_childrenName.size() > 0) { //防除0错误
p_currentMenu->index = (p_currentMenu->index - 1 + p_currentMenu->p_childrenName.size()) % p_currentMenu->p_childrenName.size();
}
}复制代码
(三)库的生成
网上的资料有很多了，在此仅简单记录。
##静态库生成与调用，用HeleMenu.cpp生成库###编译生成.o链接文件g++ -c HeleMenu.cpp #利用.o文件生成静态库，文件名必须以lib***.a形式命名ar -crv libHeleMenu.a HeleMenu.o #调用静态库生成目标程序g++ -o main.exe CreateAndShowMenu.cpp -L . -lHeleMenug++ CreateAndShowMenu.cpp libHeleMenu.a -o main.exe-------------------------------------------------##动态库生成与调用，用HeleMenu.cpp生成库###生成.o链接文件g++ -c HeleMenu.cpp #利用.o文件生成动态库，文件名必须以lib***.so形式命名g++ -shared -fpic -o libHeleMenu.so HeleMenu.o #调用动态库生成目标程序g++ -o main.exe CreateAndShowMenu.cpp -L . -lHeleMenug++ CreateAndShowMenu.cpp libHeleMenu.so -o main.exe -------------------------------------------------代码编译优化-O0 禁止编译器优化，默认此项-O1 尝试优化编译时间和可执行文件大小-O2 更多的优化，尝试几乎全部的优化功能，但不会进行“空间换时间”的优化方法-O3 在-O2基础上再打开一些优化选项-Os 对生成文件大小进行优化。会打开-O2开的全部选项，除了那些会增加文件大小的复制代码
三、使用示例
主要有 2 种方法实现用户自定义的菜单类，共同点是 attachDisplay 和 attachAction 所带的参数均为用户自定义的函数。
（一）手动生成
/*手动生成菜单*/
HeleMenu *m1 = new HeleMenu();
m1->attachDisplay(display_root);
m1->attachAction(action_root);
HeleMenuViewer::init(m1); //初始化根菜单
//
HeleMenu *m2 = new HeleMenu("历史记录",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("菜单",m1);
m2->attachDisplay(display);
m2->attachAction(action);
m2->addToMenus();
m1 = m2; //构建下一层子菜单
m2 = new HeleMenu("对比度", m1);
m2->addValues({"1", "2", "3", "4"});
m2->attachDisplay(display_compare);
m2->attachAction(action_compare);
m2->addToMenus();
m1->addValues({/*对比度,*/ "全部清除","重启","关机"/*,"校准","关于"*/});
m2 = new HeleMenu("校准",m1);
m2->addValue("确认");
m2->attachDisplay(display);
m2->attachAction(action_adjust);
m2->addToMenus();
m2 = new HeleMenu("关于",m1);
m2->addValue("(c)hele 2024\n这是一个菜单类，可以帮助你生成自定义菜单，同时还可以设置动作");
m2->attachDisplay(display);
m2->attachAction(action);
m2->addToMenus();
HeleMenuViewer::gotoRoot(); //到达根菜单
while (true) { //启动
system("cls");
HeleMenuViewer::display();
HeleMenuViewer::action();
}复制代码
（二）脚本生成
主要利用菜单类 parseMenu 函数实现，写了 1 个解析器，可以实现菜单类的自动生成。
/*脚本生成菜单*/
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("{历史{},操作{save,unsave},菜单{对比度{1,2,3,4},clearAll,rePower,shutdown,校准{confirm},关于{(c)hele 2024，这是一个菜单}}}", p_display, p_action);
HeleMenuViewer::init(m1);
HeleMenuViewer::gotoRoot(); //到达根菜单
while (true) { //启动
system("cls");
HeleMenuViewer::display();
HeleMenuViewer::action();
}复制代码
parseMenu 所带的参数共 3 个，第 1 个是菜单结构字符串，也就是生成菜单结构的脚本，后面 2 个参数分别是显示函数指针数组和响应函数指针数组。为便于理解，下面我将用户自定义菜单结构展开：
{ log{ }, operate{ save,unsave }, menu{ constrast{ 1,2,3,4 }, clearAll, rePower, shutdown, adjust{ confirm }, about{ (c)hele 2024 } }}复制代码
每一个'{'都意味着该项目有子菜单，每一个'}'意味着该菜单结束，每一个','都意味着有同级菜单，以上这 3 个符号均是关键词，均是英文字符。所有菜单除内容中间可以有空格外，其余地方不能有多余的空格。支持中文。
（三）演示
主要使用上、下、左、右、空格、回车、退出这些按键，只实现部分功能。
四、不足与展望
运用 C++面向对象思维进行编程，代码体积大，效率低；
利用脚本生成菜单是个新颖的思路，但容错性不好，没有对脚本进行规范化的检查，对用户不友好；
可以利用 ArduinoSTL 库，将此库移植进 Arduino 系列单片机项目中；
使用了动态分配内存技术，对于 RAM 较小的单片机，容易内存溢出。
五、参考资料
C++库文件 string，vector
六、源码下载
文章转载自：苦涩的心
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