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C++如何实现状态模式切换行为策略

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发布： 2025-09-12 10:44:01

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状态模式通过封装不同状态下的行为实现运行时动态切换，核心由Context、State接口和ConcreteState组成，利用C++虚函数机制完成多态调用，在TCP连接模拟等场景中可有效替代冗长条件判断，提升代码可维护性。

c++如何实现状态模式切换行为策略

状态模式是一种行为设计模式，适用于对象的行为依赖于其当前状态，并且在运行时根据状态改变行为的情况。在C++中，通过面向对象的方式可以清晰地实现状态模式，将不同状态下的行为封装为独立的类，从而实现策略的动态切换。

状态模式的核心结构

状态模式的关键在于将“状态”抽象化，每个具体状态实现相同接口，对象在运行时持有当前状态的指针或引用，调用行为时委托给当前状态处理。

基本组成包括：

Context（上下文）：持有当前状态对象，对外提供操作接口，行为委托给状态对象执行。
State（状态接口）：定义所有具体状态共用的操作接口。
ConcreteState（具体状态）：实现特定状态下的行为逻辑，可在内部修改Context的状态。

使用虚函数实现状态切换

C++中通过基类指针和虚函数机制实现多态，让Context调用统一接口但实际执行不同状态的行为。

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示例代码：

#include <iostream>
#include <memory>

// 前向声明
class Context;

// 抽象状态类
struct State {
    virtual ~State() = default;
    virtual void handle(Context& ctx) = 0;
};

// 上下文类
class Context {
private:
    std::shared_ptr<State> state_;
public:
    void changeState(std::shared_ptr<State> new_state) {
        state_ = new_state;
    }

    void request() {
        if (state_) {
            state_->handle(*this);
        }
    }

    // 可选：获取当前状态信息用于调试
    std::string getStateName() const;
};

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struct ConcreteStateA : State {
    void handle(Context& ctx) override {
        std::cout << "处理状态 A 的行为\n";
        // 示例：满足条件后切换到状态 B
        ctx.changeState(std::make_shared<ConcreteStateB>());
    }
};

struct ConcreteStateB : State {
    void handle(Context& ctx) override {
        std::cout << "正在执行状态 B 策略\n";
        // 可继续切换回 A 或其他状态
    }
};

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