设计模式C++描述----16.状态(State)模式

一. 举例
一般汽车发动机工作时有四种状态，吸气、压缩、做功和排气。

在运行时，不同的状态会有不同的行为，当前的状态机在适当的时候会过渡到下一状态。

其实用户在使用时根本不知道当前的状态，也无需知道当前的状态。用户只需要给发动机一个初始状态，最后得到一个停止状态就行了。

结构图如下：



代码如下：

//状态
class State
{
public:  
    virtual void Operation(Work *work) {}
};

//工作
class Work
{
private:
    State *m_state;  //目前状态
    int m_step;      //步骤
    
public:  
    Work(State *state): m_state(state), m_step(0)
    {}
 
    ~Work()
    {
        delete m_state;
    }
    
    int GetStep()
    {
        return m_step;
    }
    
    void SetStep(int step)
    {
        m_step = step;
    }
    
    void SetState(State *state)
    {
        delete m_state;
        m_state = state;
    }

    void Operation()
    {
        m_state->Operation(this);
    }
};

//排气状态
class ExhaustState: public State  
{  
public:  
    void Operation(Work *work)  //排气操作
    {  
        if(work->GetStep() == 4)  
        {
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"排气操作"<<endl;  
        }
    }
};

//做功状态
class ActState: public State
{
public:
    void Operation(Work *work) //做功操作
    {
        if(work->GetStep() == 3)
        {
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"做功操作"<<endl;  
        }
        else
        {
            work->SetState(new ExhaustState());
            work->Operation();
        }
    }
};  

//压缩状态
class CompressState: public State  
{
public:
    void Operation(Work *work) //压缩操作
    {
        if(work->GetStep() == 2)
        {
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"压缩操作"<<endl;  
        }
        else
        {
            work->SetState(new ActState());  
            work->Operation();  
        }  
    }
};

//吸气状态
class InhaleState: public State
{
public:  
    void Operation(Work *work) //吸气操作
    {
        if(work->GetStep() == 1)
        {
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"吸气操作"<<endl;
        }
        else
        {
            State *p = new CompressState();
            work->SetState(p);
            work->Operation();
        }
    }
};

//测试代码
int main()  
{
    State* st = new InhaleState(); //初始状态

    Work *work = new Work(st);

    for(int i = 1; i < 5; ++i)
    {
        work->SetStep(i);
        
        work->Operation(); //操作
    }

    delete work;

    return 0;
}

二. 状态模式
定义：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。

结构图：




使用范围：

（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。(上面的例子就是这种情况)

（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。