设计模式C++实现（16）——状态模式

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软件设计模式c++实现 2011-08-11 08:45
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软件领域中的设计模式为开发人员提供了一种使用专家设计经验的有效途径。设计模式中运用了面向对象编程语言的重要特性：封装、继承、多态，真正领悟设计模式的精髓是可能一个漫长的过程，需要大量实践经验的积累。最近看设计模式的书，对于每个模式，用C++写了个小例子，加深一下理解。主要参考《大话设计模式》和《设计模式:可复用面向对象软件的基础》两本书。本文介绍状态模式的实现。

状态模式：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。它有两种使用情况：（1）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。（2）一个操作中含有庞大的多分支的条件语句，且这些分支依赖于该对象的状态。本文的例子为第一种情况，以战争为例，假设一场战争需经历四个阶段：前期、中期、后期、结束。当战争处于不同的阶段，战争的行为是不一样的，也就说战争的行为取决于所处的阶段，而且随着时间的推进是动态变化的。下面给出相应的UML图。



实现的代码比较简单，给出War类和State类，War类中含State对象（指针形式）。

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class War;
class State
{
public:
virtual void Prophase() {}
virtual void Metaphase() {}
virtual void Anaphase() {}
virtual void End() {}
virtual void CurrentState(War *war) {}
};
//战争
class War
{
private:
State *m_state; //目前状态

int m_days; //战争持续时间
public:
War(State *state): m_state(state), m_days(0) {}
~War() { delete m_state; }
int GetDays() { return m_days; }
void SetDays(int days) { m_days = days; }
void SetState(State *state) { delete m_state; m_state = state; }
void GetState() { m_state->CurrentState(this); }
};

view plain

class War;
class State
{
public:
virtual void Prophase() {}
virtual void Metaphase() {}
virtual void Anaphase() {}
virtual void End() {}
virtual void CurrentState(War *war) {}
};
//战争
class War
{
private:
State *m_state; //目前状态
int m_days; //战争持续时间
public:
War(State *state): m_state(state), m_days(0) {}
~War() { delete m_state; }
int GetDays() { return m_days; }
void SetDays(int days) { m_days = days; }
void SetState(State *state) { delete m_state; m_state = state; }
void GetState() { m_state->CurrentState(this); }
};

给出具体的状态类：

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//战争结束
class EndState: public State
{
public:
void End(War *war) //结束阶段的具体行为
{
cout<<"战争结束"<<endl;
}
void CurrentState(War *war) { End(war); }
};
//后期
class AnaphaseState: public State
{
public:
void Anaphase(War *war) //后期的具体行为
{
if(war->GetDays() < 30)
cout<<"第"<<war->GetDays()<<"天：战争后期，双方拼死一搏"<<endl;
else
{
war->SetState(new EndState());
war->GetState();
}
}
void CurrentState(War *war) { Anaphase(war); }
};
//中期
class MetaphaseState: public State
{
public:
void Metaphase(War *war) //中期的具体行为
{
if(war->GetDays() < 20)
cout<<"第"<<war->GetDays()<<"天：战争中期，进入相持阶段，双发各有损耗"<<endl;
else
{
war->SetState(new AnaphaseState());
war->GetState();
}
}
void CurrentState(War *war) { Metaphase(war); }
};
//前期
class ProphaseState: public State
{
public:
void Prophase(War *war) //前期的具体行为
{
if(war->GetDays() < 10)
cout<<"第"<<war->GetDays()<<"天：战争初期，双方你来我往，互相试探对方"<<endl;
else
{
war->SetState(new MetaphaseState());
war->GetState();
}
}
void CurrentState(War *war) { Prophase(war); }
};

view plain

//战争结束
class EndState: public State
{
public:
void End(War *war) //结束阶段的具体行为
{
cout<<"战争结束"<<endl;
}
void CurrentState(War *war) { End(war); }
};
//后期
class AnaphaseState: public State
{
public:
void Anaphase(War *war) //后期的具体行为
{
if(war->GetDays() < 30)
cout<<"第"<<war->GetDays()<<"天：战争后期，双方拼死一搏"<<endl;
else
{
war->SetState(new EndState());
war->GetState();
}
}
void CurrentState(War *war) { Anaphase(war); }
};
//中期
class MetaphaseState: public State
{
public:
void Metaphase(War *war) //中期的具体行为
{
if(war->GetDays() < 20)
cout<<"第"<<war->GetDays()<<"天：战争中期，进入相持阶段，双发各有损耗"<<endl;
else
{
war->SetState(new AnaphaseState());
war->GetState();
}
}
void CurrentState(War *war) { Metaphase(war); }
};
//前期
class ProphaseState: public State
{
public:
void Prophase(War *war) //前期的具体行为
{
if(war->GetDays() < 10)
cout<<"第"<<war->GetDays()<<"天：战争初期，双方你来我往，互相试探对方"<<endl;
else
{
war->SetState(new MetaphaseState());
war->GetState();
}
}
void CurrentState(War *war) { Prophase(war); }
};

使用方式：

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//测试案例
int main()
{
War *war = new War(new ProphaseState());
for(int i = 1; i < 40;i += 5)
{
war->SetDays(i);
war->GetState();
}
delete war;
return 0;
}

view plain

//测试案例
int main()
{
War *war = new War(new ProphaseState());
for(int i = 1; i < 40;i += 5)
{
war->SetDays(i);
war->GetState();
}
delete war;
return 0;
}

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