C++怎么实现一个状态设计模式_C++行为型模式与State Pattern详解-C++-PHP中文网

C++怎么实现一个状态设计模式_C++行为型模式与State Pattern详解

尼克

发布： 2025-11-21 14:27:49

原创

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状态模式通过封装不同状态的行为并实现状态间切换，使对象在运行时改变行为。它由Context、State和ConcreteState三部分组成，避免了冗长的条件判断，提升了代码可维护性与扩展性，适用于状态多且转换复杂的场景。

c++怎么实现一个状态设计模式_c++行为型模式与state pattern详解

状态模式（State Pattern）是C++中常用的行为型设计模式之一，它允许对象在内部状态改变时改变其行为，仿佛改变了它的类。这种模式特别适用于一个对象的行为依赖于它的状态，并且状态数量较多、条件判断复杂的情况。

状态模式的核心思想

将与特定状态相关的行为封装到独立的状态类中，对象本身持有一个状态对象的引用，当状态变化时，只需切换该引用指向新的状态对象，调用行为时委托给当前状态对象处理。

这样做的好处是避免了大量 if-else 或 switch-case 判断语句，使代码更清晰、易于扩展和维护。

基本结构与实现步骤

状态模式通常包含三个核心部分：

Context（上下文）：持有当前状态对象的实例，对外提供接口，将状态相关操作委托给状态对象。
State（抽象状态）：定义状态接口，所有具体状态类实现这个接口。
ConcreteState（具体状态）：实现特定状态下的行为逻辑，必要时可切换 Context 的状态。

下面是一个简单的例子，模拟电灯的开关状态：

#include <iostream>
using namespace std;

// 抽象状态类
class LightState {
public:
    virtual ~LightState() = default;
    virtual void pressSwitch(class Light* light) = 0;
};

// 上下文类
class Light {
private:
    LightState* currentState;

public:
    explicit Light(LightState* state) : currentState(state) {}

    ~Light() { delete currentState; }

    void setState(LightState* state) {
        if (currentState)
            delete currentState;
        currentState = state;
    }

    void pressSwitch() {
        currentState->pressSwitch(this);
    }
};

// 具体状态类 - 关闭状态
class OffState : public LightState {
public:
    void pressSwitch(Light* light) override {
        cout << "Turning on the light.\n";
        light->setState(new OnState());
    }
};

// 具体状态类 - 开启状态
class OnState : public LightState {
public:
    void pressSwitch(Light* light) override {
        cout << "Turning off the light.\n";
        light->setState(new OffState());
    }
};

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使用示例：

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int main() {
    Light* light = new Light(new OffState());

    light->pressSwitch(); // 输出: Turning on the light.
    light->pressSwitch(); // 输出: Turning off the light.
    light->pressSwitch(); // 输出: Turning on the light.

    delete light;
    return 0;
}

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