设计模式 - 状态模式(C++实例)

状态模式是一种行为设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变其行为，对象看起来似乎修改了它的类。这种模式常用于处理对象的状态转换逻辑，使代码结构更清晰，易于理解和维护。 在C++中实现状态模式，我们通常会定义一个抽象状态类（State），它声明了所有可能的状态行为。然后，创建一系列具体状态类（ConcreteState）来实现这些行为。每个具体状态类代表一种特定的状态，并且在内部维护当前状态。此外，还有一个上下文类（Context），它持有一个状态对象的引用，并通过这个引用调用状态对象的方法来执行相应的行为。 以下是一个简化的C++状态模式实现步骤： 1. **定义抽象状态类**： ```cpp class State { public: virtual void handle() = 0; // 定义一个纯虚函数，表示状态行为 }; ``` 2. **创建具体状态类**： ```cpp class ConcreteStateA : public State { public: void handle() override { /* 实现状态A的行为 */ } }; class ConcreteStateB : public State { public: void handle() override { /* 实现状态B的行为 */ } }; ``` 3. **定义上下文类**： ```cpp class Context { private: std::unique_ptr<State> currentState; // 保存当前状态对象 public: Context() : currentState(std::make_unique<ConcreteStateA>()) {} void changeStateTo(std::unique_ptr<State> newState) { currentState = std::move(newState); } void execute() { currentState->handle(); } }; ``` 4. **使用上下文类**： ```cpp int main() { Context context; context.execute(); // 在状态A下执行 context.changeStateTo(std::make_unique<ConcreteStateB>()); context.execute(); // 在状态B下执行 return 0; } ``` 在这个例子中，`Context`是核心类，它根据不同的状态执行不同的操作。`ConcreteStateA`和`ConcreteStateB`分别代表两种不同状态，它们实现了`State`接口中的`handle()`方法，表示各自状态下的行为。当`Context`的`changeStateTo()`方法被调用时，对象会切换到新的状态并执行相应的行为。 状态模式的优势在于它封装了状态转换的细节，使得状态的改变不会污染上下文类的代码。同时，添加新的状态或改变现有状态的行为变得非常容易，只需要扩展具体状态类即可，符合开闭原则。 然而，需要注意的是，过度使用状态模式可能导致大量状态类的产生，增加了系统的复杂性。因此，在实际应用中，需要权衡状态模式的适用性和复杂度。