C++ 设计模式 – 状态模式

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一.状态模式简述

状态模式（State Pattern）是行为设计模式之一。当对象根据其内部状态改变其行为时，将使用状态设计模式。

二.状态模式模式结构

Context（上下文）：定义一个与 Client 交互的接口。它维护对 ConcreteState 对象的引用，可以用该对象来定义当前状态。
State（抽象状态）：定义接口，来声明每个 ConcreteState 应该做什么。
ConcreteState（具体状态）：为 State 中定义的方法提供实现。

三.状态模式优缺点

优点：

实现多态行为的好处是显而易见的，并且很容易添加状态来支持额外的行为。
在状态模式中，对象的行为是其状态中函数的结果，并且在运行时根据状态改变行为，这就消除了对 switch/case 或 if/else 条件逻辑的依赖。
可以提高内聚性，因为状态特定的行为被聚合到具体的类中，这些类被放在代码中的一个位置。

缺点：

使用状态模式，必然会增加系统中类和对象的个数。
由于状态模式的结构与实现较为复杂，一旦使用不当，将会导致程序结构和代码的混乱。
若要添加新的状态，则需要修改负责转换的源代码，否则无法转换到新增的状态，而且修改某个状态的行为也要修改源代码。

四.状态模式适用场景

一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。
一个操作中含有庞大的多分支结构，并且这些分支决定于对象的状态。

五.状态模式案例分析

交通信号灯 – 文明出行，从我做起。

红灯停，绿灯行，黄灯亮了等一等。

交叉路口红绿灯，指挥交通显神通；
绿灯亮了放心走，红灯亮了别抢行；
黄灯亮了要注意，人人遵守红绿灯。

可以看到，交通信号灯的状态流：红灯 -> 绿灯 -> 黄灯。。。实际上，就是各个状态之间的相互切换，这完全符合状态模式。

六.状态模式代码实现

1.创建上下文

上下文由 TrafficLights 表示，该类有一个 IState 变量，在构造中被初始化为 RedLight（红灯）：


/************************************************************************/
//@Author:猿说编程
//@Blog(个人博客地址): https://www.codersrc.com/archives/21597.html
//@File：C++ 设计模式 –状态模式
//@Time:2023/02/04 08:00
//@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
/************************************************************************/

// context.h
#ifndef CONTEXT_H
#define CONTEXT_H

#include "concrete_state.h"

// 交通信号灯
class TrafficLights
{
public:
    TrafficLights() { m_pState = new RedLight(this); }
    void SetState(IState* state) { m_pState = state; }
    void Request() { m_pState->Handle(); }

private:
    IState* m_pState;
};

#endif // CONTEXT_H

注意： 在上下文提供的方法中，实际上使用的是 IState 的相应方法。

2.创建抽象状态

IState 有一个 Handle() 接口，用于改变状态：

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