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C++如何实现状态模式控制对象状态

P粉602998670

发布： 2025-09-18 13:12:01

原创

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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。

c++如何实现状态模式控制对象状态

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;
};

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2. 实现具体状态类

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class LightOn : public LightState {
public:
    void pressSwitch() override;
};
<p>class LightOff : public LightState {
public:
void pressSwitch() override;
};</p><p>// 具体实现
void LightOn::pressSwitch() {
std::cout << "灯已关闭\n";
}</p><p>void LightOff::pressSwitch() {
std::cout << "灯已开启\n";
}</p>

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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;
<p>public:
Light(LightState* initialState) : currentState(initialState) {}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>~Light() { delete currentState; }

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

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

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};

4. 使用示例

int main() {
    Light* light = new Light(new LightOff());
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>light->toggle(); // 输出：灯已开启
light->toggle(); // 输出：灯已关闭

delete light;
return 0;

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}