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状态模式（State Pattern）是一种行为设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变其行为。状态模式将状态的行为封装在独立的状态类中，并将状态的切换逻辑委托给这些状态类，从而使得对象的行为随着状态的变化而变化。
1.问题分析
在开发中，我们经常会遇到对象的行为随着其内部状态的变化而变化的情况。如果我们将所有状态的行为都放在一个类中，会导致以下问题：
- 代码复杂度增加：所有状态的行为都在一个类中实现，代码会变得非常复杂和难以维护。
- 难以扩展：如果需要添加新的状态或修改现有状态的行为，需要修改这个类的代码，违反了开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。
- 状态切换逻辑混乱：状态切换的逻辑和状态的行为混在一起，难以理解和维护。
状态模式通过将状态的行为封装在独立的状态类中，并将状态的切换逻辑委托给这些状态类，从而解决了上述问题。
2.实现步骤
1.定义状态接口：声明所有具体状态类需要实现的方法。
2.定义具体状态类：实现状态接口中的方法，并根据具体状态的行为进行实现。
3.定义上下文类：维护一个当前状态的实例，并提供方法来设置和切换状态。上下文类的方法会调用当前状态实例的方法。
3.代码示例
以机器人状态示例。
3.1.状态接口
// 状态接口
class State {public:virtual ~State() = default;virtual void handle() = 0;
};
3.2.具体状态
// 具体状态类：站起状态
class StandingState : public State {public:void handle() override { std::cout << "Robot is standing." << std::endl; }
};
// 具体状态类：行走状态
class WalkingState : public State {public:void handle() override { std::cout << "Robot is walking." << std::endl; }
};
// 具体状态类：挥手状态
class WavingState : public State {public:void handle() override { std::cout << "Robot is waving." << std::endl; }
};
// 具体状态类：蹲下状态
class SquattingState : public State {public:void handle() override { std::cout << "Robot is squatting." << std::endl; }
};
3.3.上下文类
// 上下文类
class Robot {public:Robot(std::shared_ptr<State> state) : state_(state) {}void setState(std::shared_ptr<State> state) { state_ = state; }void performAction() { state_->handle(); }private:std::shared_ptr<State> state_;
};
3.4.客户端代码
int main() {auto standingState = std::make_shared<StandingState>();auto walkingState = std::make_shared<WalkingState>();auto wavingState = std::make_shared<WavingState>();auto squattingState = std::make_shared<SquattingState>();Robot robot(standingState); // 初始状态为站起robot.performAction(); // 输出：Robot is standing.robot.setState(walkingState); // 切换状态为行走robot.performAction(); // 输出：Robot is walking.robot.setState(wavingState); // 切换状态为挥手robot.performAction(); // 输出：Robot is waving.robot.setState(squattingState); // 切换状态为蹲下robot.performAction(); // 输出：Robot is squatting.return 0;
}