C++状态模式管理对象状态变化逻辑

状态模式通过将对象的状态封装为独立类，使对象在状态改变时能改变行为。Context（如Door类）持有当前状态的引用，并将状态相关操作委托给状态对象处理；State定义状态行为的接口，ConcreteState（如ClosedState）实现具体行为及状态转换逻辑。该模式用多态替代冗长的条件判断，提升代码可维护性与扩展性，符合开闭原则。尽管会增加类的数量，但在状态复杂、转换频繁的场景下优势明显。示例中门的三种状态（关闭、打开、上锁）各自封装，状态切换由具体状态类控制，使逻辑清晰且易于扩展。

C++中的状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变其行为，从而让对象看起来像是改变了它的类。简单来说，就是把特定状态下的行为逻辑封装到独立的状态类中，让主对象（上下文）把具体的行为委托给当前状态对象来执行。

当我第一次接触状态模式时，老实说，我觉得它有点“绕”，毕竟多了一堆类。但当你真的面对一个复杂对象，它的行为会因为内部状态不同而天差地别，而且这些状态还会频繁切换时，你就会发现它的魅力了。核心思想很简单：把每一种状态都抽象成一个独立的类，然后让主对象（我们称之为Context）在运行时持有当前状态的一个引用。当Context需要执行某个操作时，它就把这个操作委托给它当前持有的状态对象去处理。

通常，实现上会包含这几个角色：

• Context（上下文）: 这是拥有状态的对象。它会维护一个指向当前具体状态对象的引用，并把所有与状态相关的请求都委托给这个当前状态对象处理。Context本身通常不包含太多状态相关的业务逻辑，它的职责更像是“调度员”。
• State（抽象状态）: 定义一个接口，封装与Context的特定状态相关的行为。所有的具体状态类都将实现这个接口。
• ConcreteState（具体状态）: 实现State接口，为Context的每一个特定状态提供具体的行为。这些类还会负责处理状态转换的逻辑，比如，一个

  OpenState

  在接收到

  close()

  请求后，可能会将Context的状态设置为

  ClosedState

  。

这个模式的优点，在我看来，最显著的就是它极大地提升了代码的可维护性和可扩展性。你想想看，如果不用状态模式，我们可能要在Context里写一大堆

if-else

或者

switch

语句来判断当前是什么状态，然后执行对应的逻辑。一旦状态增多，或者某个状态的行为逻辑改变，那简直就是一场灾难，牵一发而动全身。但有了状态模式，每个状态的逻辑都封装在自己的类里，互不干扰。新增一个状态？好办，加个新类就行，Context几乎不用改，这不就是开闭原则的体现嘛。

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

小浣熊家族

小浣熊家族是基于商汤自研大语言模型的AI助手，提供代码小浣熊AI助手、办公小浣熊AI助手两大功能模块

71

查看详情

当然，它也不是万能药，最明显的代价就是类的数量会增加。如果你的状态机非常简单，比如只有两三个状态，且状态转换逻辑固定，那可能用

if-else

反而更直接。但一旦复杂起来，状态模式的优势就显而易见了。

举个例子，我们来模拟一个简单的门，它有“关闭”、“打开”和“上锁”三种状态。

 #include <iostream> #include <string> #include <memory> // For std::shared_ptr  // Forward declaration class Door;  // 抽象状态接口 class DoorState { public:     virtual ~DoorState() = default;     virtual void open(Door* door) = 0;     virtual void close(Door* door) = 0;     virtual void lock(Door* door) = 0;     virtual void unlock(Door* door) = 0;     virtual std::string getStateName() const = 0; };  // 上下文类 class Door { private:     std::shared_ptr<DoorState> currentState;  public:     Door(); // Constructor will set initial state      void setState(std::shared_ptr<DoorState> newState) {         currentState = newState;         std::cout << "门状态变为: " << currentState->getStateName() << std::endl;     }      void open() {         currentState->open(this);     }     void close() {         currentState->close(this);     }     void lock() {         currentState->lock(this);     }     void unlock() {         currentState->unlock(this);     }      std::string getCurrentStateName() const {         return currentState->getStateName();     } };  // 具体状态类 class ClosedState : public DoorState