C++状态模式与上下文类配合使用-C++-PHP中文网

C++状态模式与上下文类配合使用

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发布： 2025-09-14 12:48:01

原创

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状态模式通过封装状态行为提升代码可维护性，其核心为上下文、状态接口与具体状态类。上下文委托行为给状态对象，状态间转换由状态类通过持有上下文引用来实现。例如在文档编辑器中，“编辑”与“只读”状态分别处理不同操作，切换时更新上下文状态指针。C++实现中使用共享指针管理状态生命周期，避免循环依赖。优势包括消除复杂条件判断、符合开闭原则，适用于订单系统、游戏角色等状态多变场景。1. 上下文仅负责状态管理；2. 状态类实现具体行为与转换逻辑。正确划分职责可有效提升扩展性与可读性。

c++状态模式与上下文类配合使用

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状态，并且在运行时根据状态改变行为的情况。在C++中，通过将状态封装为独立的类，并与上下文（Context）类协作，可以避免大量的条件判断语句，提升代码的可维护性和扩展性。

状态模式的基本结构

状态模式包含三个核心部分：

上下文类（Context）：持有当前状态对象的引用，将与状态相关的行为委托给状态对象处理。
状态接口（State）：定义状态类的公共接口，通常包含一个或多个行为方法。
具体状态类（ConcreteState）：实现状态接口，封装特定状态下的行为逻辑。

上下文不直接实现行为，而是调用当前状态对象的方法。当状态变化时，上下文切换到不同的状态对象，从而改变其行为。

上下文与状态类的交互方式

为了让状态类能够影响上下文的状态转换，通常让状态类持有对上下文的引用。这样，状态在完成某些操作后可以主动切换上下文的状态。

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注意：为了避免循环依赖，状态类通常只保存上下文的指针或引用，而不管理其生命周期。

例如，在一个文档编辑器中，用户可以在“编辑”和“只读”状态间切换：

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处于“编辑”状态时，允许修改内容。
处于“只读”状态时，禁止修改，只能查看。

每次状态改变，上下文更新其内部状态指针，后续操作自动由新状态处理。

实现示例

以下是一个简化的C++实现：

#include <iostream>
#include <memory>

// 前向声明
class Context;

// 抽象状态类
class State {
public:
    virtual ~State() = default;
    virtual void handleAction(Context& context) = 0;
};

// 上下文类
class Context {
private:
    std::shared_ptr<State> currentState;

public:
    void setState(std::shared_ptr<State> newState) {
        currentState = newState;
    }

    void request() {
        if (currentState) {
            currentState->handleAction(*this);
        }
    }
};

// 具体状态A
class ConcreteStateA : public State {
public:
    void handleAction(Context& context) override {
        std::cout << "Handling in State A. Switching to State B.\n";
        context.setState(std::make_shared<ConcreteStateB>());
    }
};

// 具体状态B
class ConcreteStateB : public State {
public:
    void handleAction(Context& context) override {
        std::cout << "Handling in State B. Switching back to State A.\n";
        context.setState(std::make_shared<ConcreteStateA>());
    }
};

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使用方式：

```cpp int main() { Context ctx; ctx.setState(std::make_shared());

ctx.request(); // 输出: Handling in State A. Switching to State B.
ctx.request(); // 输出: Handling in State B. Switching back to State A.

return 0;

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}


<H3>优势与适用场景</H3>
<p>状态模式将状态相关的逻辑分离到独立类中，使新增状态或修改现有逻辑更安全、更清晰。</p>
<ul>
  <li>消除复杂的条件分支（如 if/else 或 switch）。</li>
  <li>便于添加新状态，符合开闭原则。</li>
  <li>适合状态转换规则较复杂的应用，如游戏角色状态、订单流程、UI控件状态等。</li>
</ul>

<p>关键是上下文与状态之间的职责划分要明确：上下文负责管理状态变更，状态负责定义行为。</p>

<p>基本上就这些。只要理清两者之间的调用关系和生命周期管理，状态模式在C++中就能灵活有效地使用。</p>

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