轉(zhuǎn)自：http://blog.csdn.net/yongh701/article/details/49154439

?

狀態(tài)模式也是設(shè)計模式的一種，這種設(shè)計模式思想不復(fù)雜，就是實現(xiàn)起來的代碼有點復(fù)雜。主要出現(xiàn)在類傳遞參數(shù)上，尤其是C++這種不能直接類間互相調(diào)用都語言，實現(xiàn)狀態(tài)模式更難，當(dāng)然，一切設(shè)計模式都是為了更簡短的主函數(shù)。

狀態(tài)模式是當(dāng)一個對象的內(nèi)在狀態(tài)改變時允許改變其行為，這個對象看起來像是改變了其類，主要解決的是當(dāng)控制一個對象狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件表達式過于復(fù)雜時的情況。把狀態(tài)的判斷邏輯轉(zhuǎn)移到表示不同的一系列類當(dāng)中，可以把復(fù)雜的邏輯判斷簡單化。主要有以下三種角色：

1、上下文環(huán)境（Context）：它定義了客戶程序需要的接口并維護一個具體狀態(tài)角色的實例，將與狀態(tài)相關(guān)的操作委托給當(dāng)前的Concrete State對象來處理。
2、抽象狀態(tài)（State）：定義一個接口以封裝使用上下文環(huán)境的的一個特定狀態(tài)相關(guān)的行為。
3、具體狀態(tài)（Concrete State）：實現(xiàn)抽象狀態(tài)定義的接口。

說是這樣的意思：

舉個例子來說明吧，如下圖：

現(xiàn)在要求再主函數(shù)中，直接一行代碼context->switch_state();從狀態(tài)A切到狀態(tài)B。

這里利用狀態(tài)模式來實現(xiàn)，具體狀態(tài)就是狀態(tài)A與狀態(tài)B，然后上下文存在一個“轉(zhuǎn)換狀態(tài)”的方法。之后狀態(tài)A與狀態(tài)B共同接口就是抽象狀態(tài)State。具體實現(xiàn)代碼如下：

?

[cpp]?view plaincopy print?

#include<iostream>??

using?namespace?std;??

class?Context;//類，上下文，的提前引用，主要是用于通過C++的編譯，需要提前聲明這個類??

class?State{//抽象狀態(tài)??

public:??

????virtual?void?switch_state()=0;//其實就是一個接口，轉(zhuǎn)換狀態(tài)的方法switch_state()全部寫在這里??

};??

//具體狀態(tài)??

//每一個具體狀態(tài)，都必須有私有變量上下文Context?*context;??

//每一個具體狀態(tài)的構(gòu)造方法，都必須用this->context=context;實現(xiàn)將自己注冊到上下文中。??

//不得在每一個具體狀態(tài)中實現(xiàn)轉(zhuǎn)換狀態(tài)的方法switch_state()，只能在類外實現(xiàn)，因為C++禁止類的互相調(diào)用，否則會出現(xiàn)error?C2027:?使用了未定義類型的錯誤??

class?StateA:public?State{??

private:??

????Context?*context;??

public:??

????StateA(Context?*context){??

????????this->context=context;??

????}??

????void?switch_state();??

};??

class?StateB:public?State{??

private:??

????Context?*context;??

public:??

????StateB(Context?*context){??

????????this->context=context;??

????}??

????void?switch_state();??

};??

//上下文的實現(xiàn)，里面包含一個設(shè)置抽象狀態(tài)的方法，各個取具體狀態(tài)的方法。??

/*?

????同時，抽象狀態(tài)中定義的實現(xiàn)狀態(tài)方法，這里要有?

????void?switch_state(){?

????????state->switch_state();?

????}?

????的實現(xiàn)，用于暴露給客戶端調(diào)用?

*/??

class?Context{??

private:??

????State?*stateA,*stateB,*state;??

public:??

????Context(){??

????????stateA=new?StateA(this);??

????????stateB=new?StateB(this);??

????????this->state=stateA;??

????}??

????void?switch_state(){??

????????state->switch_state();??

????}??

????void?setState(State*?state){??

????????this->state=state;??

????}??

????State*?getStateA(){??

????????return?stateA;??

????}??

????State*?getStateB(){??

????????return?stateB;??

????}??

};??

//各個具體狀態(tài)中，所對應(yīng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)方法。??

void?StateA::switch_state(){??

????this->context->setState(this->context->getStateB());//轉(zhuǎn)換到B狀態(tài)的特定寫法??

????cout<<"已轉(zhuǎn)換到狀態(tài)B"<<endl;??

};??

void?StateB::switch_state(){??

????this->context->setState(this->context->getStateA());//轉(zhuǎn)換到A狀態(tài)的特定寫法??

????cout<<"已轉(zhuǎn)換到狀態(tài)A"<<endl;??

};??

//主函數(shù)??

int?main(){??

????Context?*context=new?Context();??

????context->switch_state();??

????context->switch_state();??

????context->switch_state();??

????context->switch_state();??

????return?0;??

}??

運行結(jié)果如下圖：

?

可以看到，在主函數(shù)中，只是初始化了上下文，然而不停調(diào)用上下文的switch_state()方法，卻在兩個具體狀態(tài)A與B之間跳轉(zhuǎn)。然而，同樣的一句switch_state()有著不同實現(xiàn)，打印的內(nèi)容是不同。

上述代碼還有C++的特色，各個具體狀態(tài)中，所對應(yīng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)方法，只能在類外實現(xiàn)，而不能在直接在StateA與StateB里面實現(xiàn)。因為C++不像Java，Java編譯的時候一次性把所有東西讀進去。C++是見一行讀一行。這里Context類用到State，StateA與StateB用到了Context，類間相互調(diào)用在C++中是不行的。

同時，注意在上下文類Context的構(gòu)造類，對各個具體狀態(tài)初始化，也就是注冊各個具體狀態(tài)到上下文，否則編譯是過了，卻在程序中出現(xiàn)空指針。

那么這種狀態(tài)模式到底有什么呢？這里用一道2011年下半年的軟件設(shè)計師軟考題目再來說明：

題目是這樣的：

某大型商場內(nèi)安裝了多個簡易的紙巾售賣機，自動出售2元錢一包的紙巾，且每次僅售出一包紙巾，紙巾售賣機的狀態(tài)圖如圖5-1所示：

?

采用狀態(tài)（State）模式來實現(xiàn)該紙巾售賣機，得到如圖5-2所示的類圖，其中類State為抽象類，定義了投幣、退幣、出紙巾等方法接口。類SoldOutState、NoQuarterState、HasQuarterState、SoldState分別對應(yīng)圖5-1紙巾售賣機的4種狀態(tài)。售出紙巾、紙巾售賣、買有投幣、有2元錢。

這里很顯然，如果不用狀態(tài)模式，會產(chǎn)生大量的if...else語句，代碼將很不容易改變,，難以拓展。狀態(tài)轉(zhuǎn)換隱藏在條件語句中，所以并不明顯未來加入的代碼可能導(dǎo)致bug。

那么用狀態(tài)模式，先來分析一下，這里具體狀態(tài)有4個，分別對應(yīng)4個類，TissueMachine類就是開放給主函數(shù)的上下文，而用戶能夠操作的地方，有3個，一個是投幣、一個是退幣，另一個是按“出紙巾”，這是上下文TissueMachine能給主函數(shù)調(diào)用的方法就這三個。而沒有提到的售出方法dispense，是上下文自身內(nèi)部的狀態(tài)裝換，因此只在售出紙巾這個狀態(tài)中實現(xiàn)這個方法。不過，由于抽象狀態(tài)State定義了這4個方法的接口，因此，4個具體狀態(tài)都要有這4個方法，當(dāng)然具體實現(xiàn)因狀態(tài)不同而不同，具體代碼如下：

?

[cpp]?view plaincopy print?

#include<iostream>??

using?namespace?std;??

//以下為類的定義部分??

class?TissueMachine;//類的提前引用??

//抽象狀態(tài)??

class?State{??

public:??

????virtual?void?insertQuarter()=0;//“投幣”按鈕被按下??

????virtual?void?ejectQuarter()=0;//“退幣”按鈕被按下??

????virtual?void?turnCrank()=0;//“出紙巾”按鈕被按下??

????virtual?void?dispense()=0;//正在賣出紙巾??

};??

??

//具體狀態(tài)??

class?SoldOutState:public?State{//紙巾售完狀態(tài)??

private:??

????TissueMachine*?tissueMachine;??

public:??

????SoldOutState(TissueMachine?*tissueMachine){??

????????this->tissueMachine=tissueMachine;??

????}??

????void?insertQuarter();??

????void?ejectQuarter();??

????void?turnCrank();??

????void?dispense();??

};??

class?NoQuarterState:public?State{//沒有投幣狀態(tài)??

private:??

????TissueMachine*?tissueMachine;??

public:??

????NoQuarterState(TissueMachine?*tissueMachine){??

????????this->tissueMachine=tissueMachine;??

????}??

????void?insertQuarter();??

????void?ejectQuarter();??

????void?turnCrank();??

????void?dispense();??

};??

class?HasQuarterState:public?State{//有2元錢（已投幣狀態(tài)）??

private:??

????TissueMachine*?tissueMachine;??

public:??

????HasQuarterState(TissueMachine?*tissueMachine){??

????????this->tissueMachine=tissueMachine;??

????}??

????void?insertQuarter();??

????void?ejectQuarter();??

????void?turnCrank();??

????void?dispense();??

};??

class?SoldState:public?State{//出售紙巾狀態(tài)??

private:??

????TissueMachine*?tissueMachine;??

public:??

????SoldState(TissueMachine?*tissueMachine){??

????????this->tissueMachine=tissueMachine;??

????}??

????void?insertQuarter();??

????void?ejectQuarter();??

????void?turnCrank();??

????void?dispense();??

};??

??

//上下文??

class?TissueMachine{??

private:??

????State?*soldOutState,*noQuarterState,*hasQuarterState,*soldState,*state;??

????int?count;//紙巾數(shù)??

public:??

????TissueMachine(int?numbers){//構(gòu)造函數(shù)，定義初始狀態(tài)有紙巾售賣機有多少紙巾??

????????soldOutState=new?SoldOutState(this);??

????????noQuarterState=new?NoQuarterState(this);??

????????hasQuarterState=new?HasQuarterState(this);??

????????soldState=new?SoldState(this);??

????????this->count=numbers;??

????????if?(count>?0)?{????

????????????this->state=noQuarterState;//開始為沒有投幣的狀態(tài)??

????????}??

????};??

????//開放給主函數(shù)調(diào)用的方法??

????void?insertQuarter(){??

????????state->insertQuarter();??

????}??

????void?ejectQuarter(){??

????????state->ejectQuarter();??

????}??

????void?turnCrank(){??

????????state->turnCrank();??

????????state->dispense();??

????}??

????//數(shù)據(jù)傳遞的getter與setter??

????void?setState(State*?state){??

????????this->state=state;??

????}??

????State*?getHasQuarterState(){??

????????return?hasQuarterState;??

????}??

????State*?getNoQuarterState(){??

????????return?noQuarterState;??

????}??

????State*?getSoldState(){??

????????return?soldState;??

????}?????

????State*?getSoldOutState(){??

????????return?soldOutState;??

????}??

????int?getCount(){??

????????return?count;??

????};??

????void?setCount(int?numbers){??

????????this->count=numbers;??

????};??

};??

??

//具體狀態(tài)中各個方法的具體實現(xiàn)。??

//紙巾售完狀態(tài)??

void?SoldOutState::insertQuarter(){???????

????cout<<"機器無紙巾，已退回硬幣！"<<endl;??

}??

void?SoldOutState::ejectQuarter(){??

????cout<<"自動售貨機根本沒有硬幣！"<<endl;??

}??

void?SoldOutState::turnCrank(){??

????cout<<"機器無紙巾，請不要操作機器"<<endl;??

}??

void?SoldOutState::dispense(){??

}??

//沒有投幣狀態(tài)??

void?NoQuarterState::insertQuarter(){?????????

????tissueMachine->setState(tissueMachine->getHasQuarterState());??

????cout<<"已投幣！"<<endl;??

}??

void?NoQuarterState::ejectQuarter(){??

????cout<<"自動售貨機根本沒有硬幣！"<<endl;??

}??

void?NoQuarterState::turnCrank(){??

????cout<<"請投幣"<<endl;??

}??

void?NoQuarterState::dispense(){??

}??

//有2元錢（已投幣狀態(tài)）??

void?HasQuarterState::insertQuarter(){??

????cout<<"已投幣！請不要重復(fù)投幣！已退回重復(fù)投幣！"<<endl;??

}??

void?HasQuarterState::ejectQuarter(){??

????tissueMachine->setState(tissueMachine->getNoQuarterState());??

????cout<<"已取幣！"<<endl;??

}??

void?HasQuarterState::turnCrank(){??

????tissueMachine->setState(tissueMachine->getSoldState());??

????cout<<"請等待自動售貨機出紙巾！"<<endl;??

}??

void?HasQuarterState::dispense(){??

}??

//出售紙巾狀態(tài)??

void?SoldState::insertQuarter(){??

????cout<<"請等待自動售貨機出紙巾！請不要投幣！已退回投幣！"<<endl;??

}??

void?SoldState::ejectQuarter(){??

????tissueMachine->setState(tissueMachine->getNoQuarterState());??

????cout<<"請等待自動售貨機出紙巾！無法取回已消費的硬幣！"<<endl;??

}??

void?SoldState::turnCrank(){??

????cout<<"請等待自動售貨機出紙巾！已響應(yīng)你的操作！"<<endl;??

}??

void?SoldState::dispense(){//售出紙巾動作??

????if(tissueMachine->getCount()>0){??

????????tissueMachine->setState(tissueMachine->getNoQuarterState());??

????????tissueMachine->setCount(tissueMachine->getCount()-1);??

????????cout<<"你的紙巾，請拿好！"<<endl;??

????}??

????else{??

????????tissueMachine->setState(tissueMachine->getSoldOutState());??

????????cout<<"已退回你的硬幣！紙巾已賣光，等待進貨！"<<endl;??

????}??

}?????

//主函數(shù)??

int?main(){??

????TissueMachine?*tissueMachine=new?TissueMachine(1);??

????cout<<"紙巾數(shù)："<<tissueMachine->getCount()<<endl;??

????tissueMachine->insertQuarter();//投幣??

????tissueMachine->turnCrank();//取紙巾??

????cout<<"紙巾數(shù)："<<tissueMachine->getCount()<<endl;//不投幣取紙巾測試??

????tissueMachine->turnCrank();???

????cout<<"紙巾數(shù)："<<tissueMachine->getCount()<<endl;//售完紙巾，投幣取紙巾測試??

????tissueMachine->insertQuarter();????

????tissueMachine->turnCrank();???

????return?0;??

}??

運行結(jié)果如下：

?

這里設(shè)置紙巾機一開始僅有1個紙巾，分別做不同的測試，可見紙巾自動售貨機有不同的響應(yīng)。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/lyggqm/p/7064565.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的[设计模式][c++]状态切换模式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。