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【轉載】 C++實現Behavioral - State模式

轉載自：http://patmusing.blog.163.com/blog/static/13583496020101502024824/

也稱為Objects for States模式。

允許一個對象在其內部狀態改變時改變其行為，從而使對象看起來似乎修改了類。

“Allow an object to alter its behavior when its internal state changes. The object will appear to change its class.” – GoF

一個應用的行為往往會根據其內部變量值而表現出很大的不同。比如用Visual Studio開發程序，當寫了一段程序后，如果點擊保存的按鈕，則所寫的程序便保存到了硬盤上，然后保存按鈕變灰，這時候程序文件時saved的狀態；在這個狀態上，如果有加了幾行代碼，那么狀態就變成unsaved，此時，保存按鈕又可以點擊。saved和unsaved是程序文件的狀態，保存這個動作是行為，對于saved或者unsaved，同樣的保存動作有不同的意義，即，如果程序文件時saved的狀態，那么點擊保存按鈕，則什么也不做(按鈕式灰色的)；如果程序文件時unsaved狀態，點擊保存按鈕，則保存程序文件。這個案例說明，對象的狀態和其行為有密切的關系。

要解決類似上面的問題，通常的做法：

1. 設置一個狀態變量

2. 用switch – case或者if – else – if這樣的辦法來判定對象的狀態，然后根據所得到的狀態，選擇不同行為

如果增加了一個狀態，那么

1. 增加一個狀態變量

2. 修改switch – case或者if – else – if語句，這顯然不符合OCP的原則(這里會增加編譯的時間成本)，也沒有把程序變化部分和相對穩定的部分隔離開，這會削弱應用程序的可擴展性

State模式就是為了解決上面的問題而產生的。即專門處理當對象處于不同的狀態時，將會有不同的行為這樣的情況。

State模式的UML類圖如下：

考慮一個門的狀態：

說明：

如果一個門處于Opened狀態，那么對其施加close動作，就會使門的狀態變成Closed的狀態；

如果一個門處于Opened狀態，那么對其施加open動作，那么門的狀態不會改變，依舊是Opened的狀態；

如果一個門處于Closed狀態，那么對其施加open動作，就會使門的狀態變成Opened的狀態；

如果一個門處于Closed狀態，那么對其施加close動作，那么門的狀態不會改變，依舊是Closed的狀態；

下面用State模式具體實現上面業務的C++代碼：

// State.h

#include <iostream>

#include <string>

#include <typeinfo>

#include <memory>

using namespace std;

// 前置聲明

class Door;

// 門的狀態

class DoorState

{

public:

virtual ~DoorState();

public:

virtual void open(Door* door) = 0; // 開門

virtual void close(Door* door) = 0; // 關門

};

// 打開狀態的門

class DoorOpened : public DoorState

{

public:

~DoorOpened();

public:

void open(Door* door);

void close(Door* door);

};

// 關閉狀態的門

class DoorClosed : public DoorState

{

public:

~DoorClosed();

public:

void open(Door* door);

void close(Door* door);

};

// 門

class Door

{

private:

auto_ptr<DoorState> door_state; // 門的狀態

public:

Door();

~Door();

public:

void open(); // 開門

void close(); // 關門

void set_state(auto_ptr<DoorState> door_state); // 設置門的狀態

string get_state(); // 獲取門的狀態

};

// State.cpp

#include "State.h"

DoorState::~DoorState()

{

cout << "in the destructor of DoorState..." << endl;

}

DoorOpened::~DoorOpened()

{

cout << "in the destructor of DoorOpened..." << endl;

}

// 如果門已經是打開的狀態，則僅輸出相關信息

void DoorOpened::open(Door* door)

{

cout << "The Door is already opened. State will not change..." << endl;

}

// 如果門是關閉的狀態，則關門

void DoorOpened::close(Door* door)

{

auto_ptr<DoorState> ds(new DoorClosed());

door->set_state(ds);

}

DoorClosed::~DoorClosed()

{

cout << "in the destructor of DoorClosed..." << endl;

}

// 如果門是關閉的狀態，則開門

void DoorClosed::open(Door* door)

{

auto_ptr<DoorState> ds(new DoorOpened());

door->set_state(ds);

}

// 如果門已經是關閉的狀態，則僅輸出相關信息

void DoorClosed::close(Door* door)

{

cout << "The Door is already closed. State will not change..." << endl;

}

Door::Door()

{

auto_ptr<DoorState> ds(new DoorOpened()); // 設定門的初始狀態

door_state = ds;

}

Door::~Door()

{

cout << "in the destructor of Door..." << endl;

}

void Door::open() // 開門

{

door_state->open(this);

}

void Door::close() // 關門

{

door_state->close(this);

}

void Door::set_state(auto_ptr<DoorState> door_state) // 設定門的狀態

{

this->door_state = door_state;

}

// 利用RTTI技術，輸出門的狀態

string Door::get_state()

{ // *(door_state.get())和*(door_state)的寫法是等價的，get()表示獲取auto_ptr對象中underlying對象的真實指針，因此語

// 法上顯得更好理解一些。但*在auto_ptr中也被重載過了，因此兩者的結果是一樣的。

string temp = typeid(*(door_state.get())).name(); // temp將等于 "class DoorOpened"或"class DoorClosed"

size_t found = temp.find("Door"); // 找到"Door"在temp中位置

temp = temp.substr(found + 4); // 去掉"Door"(包括其自身)前面的字符串

return temp;

}

// PatternClient.cpp

#include "State.h"

int main(int argc, char** argv)

{

Door door;

cout << "1. Initial state of the door: " << door.get_state() << endl;