状态模式通过封装不同状态为独立类，利用多态实现行为变化，避免冗长条件判断。1. 定义统一状态接口LightState；2. 实现具体状态类LightOn和LightOff；3. 上下文Light持有当前状态并委托行为；4. 状态切换由上下文管理，提升可维护性。使用智能指针可优化内存管理。
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场景。在C++中，通过面向对象的方式可以清晰地实现状态模式，避免大量条件判断语句（如 if/else 或 switch），提升代码可维护性和扩展性。
状态模式的核心结构
状态模式将每个状态封装为一个独立的类，这些类实现统一的状态接口。对象本身持有一个指向当前状态的指针，所有与状态相关的行为都委托给该状态对象处理。
关键角色包括：
- Context（上下文）：持有当前状态的对象，提供与状态相关的接口。
- State（状态接口）：定义各状态共有的操作接口。
- ConcreteState（具体状态）：实现特定状态下的行为。
用C++实现状态模式示例
以一个简单的灯开关为例，灯有两种状态：开启和关闭。每次按下按钮，状态切换，行为也随之变化。
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1. 定义状态接口
所有具体状态类继承自这个抽象基类：
class LightState {
public:
virtual ~LightState() = default;
virtual void pressSwitch() = 0;
};
2. 实现具体状态类
class LightOn : public LightState {
public:
void pressSwitch() override;
};
class LightOff : public LightState {
public:
void pressSwitch() override;
};
// 具体实现
void LightOn::pressSwitch() {
std::cout << "灯已关闭\n";
}
void LightOff::pressSwitch() {
std::cout << "灯已开启\n";
}
3. 定义上下文类
上下文类持有一个状态指针，并将行为委托给当前状态：
class Light {
private:
LightState* currentState;
public:
Light(LightState* initialState) : currentState(initialState) {}
~Light() { delete currentState; }
void setState(LightState* newState) {
delete currentState;
currentState = newState;
}
void toggle() {
currentState->pressSwitch();
}};
4. 使用示例
int main() {
Light* light = new Light(new LightOff());
light->toggle(); // 输出：灯已开启
light->toggle(); // 输出：灯已关闭
delete light;
return 0;
}
优化建议与注意事项
实际项目中可做如下改进：
- 使用智能指针（如 std::unique_ptr）管理状态生命周期，避免内存泄漏。
- 状态切换时，可在 ConcreteState 中直接调用 Context 的 setState 方法完成自我转移。
- 若状态之间有共享数据，可通过 Context 提供的接口访问，保持状态类轻量化。
基本上就这些。状态模式让对象的状态转换更清晰，行为更灵活，特别适合复杂状态机场景。C++的多态机制天然支持这种设计，合理使用能显著提升系统可读性和可维护性。
