23种设计模式 之 State模式（状态模式）[C语言实现]

一、概念定义

State模式：允许一个对象在其状态发生改变时，改变它的行为。

State模式和Strategy模式非常相似，需要说明的是两者的思想是一致的；只不过封装的对象不同：State模式封装的是不同的状态，而Strategy模式封装的是不同的算法。

State模式主要解决的问题是：在开发过程中，时常遇到需要根据不同的状态需要进行不同的处理操作的问题。大部分人采用的是switch-case语句进行处理的，这样会造成分支过多。State模式采用了对这些不同状态进行封装的方式处理这类问题，当状态发生变化时进行处理，再切换至另外一种状态，也就是说将状态切换的任务交给了状态类去负责。

二、模式结构图

图1 State模式结构图

三、场景设计

人的一生需经历：婴儿、青少年、中年、老年这几个阶段（状态），每个阶段对应的行为：婴儿->喝奶青少年->学习中年->工作老年->退休。请用程序模拟这个过程的变化。

四、C语言实现

// 结构体定义

// 人生状态
typedef enum
{
    PSTATE_BABY,      // 婴儿
    PSTATE_YOUNG,     // 青少年
    PSTATE_MIDDLE,    // 中年
    PSTATE_OLD,       // 老年
    PSTATE_TOTAL      // 状态个数
}person_state_e;

// 人类：结构体
typedef struct
{
    ...
    int (*action)(void);     // 状态对应的行为
    ...
}person_t;

// 状态对应的行为

// 婴儿状态：喝奶, etc.
int drink(void)
{
    fprintf(stdout, "I am drinking milk!");
    return 0;
}
...

// 青少年状态：学习, etc.
int study(void)
{
    fprintf(stdout, "I am study!");
    return 0;
}
...

// 中年状态：工作, etc.
int work(void)
{
    fprintf(stdout, "I am working!");
    return 0;
}
...

// 老年状态：退休, etc.
int retire(void)
{
    fprintf(stdout, "I am have been retired!");
    return 0;
}
...

// 状态切换模块

 // 状态切换
int setstate(person_state_e state, person_t *person)
{
    switch(state)
    {
        case PSTATE_BABY:
        {
            ...
            person.action = drink;
            ...
            break;
        }
        case PSTATE_YOUNG:
        {
            ...
            person.action = study;
            ...
            break;
        }
        case PSTATE_MIDDLE:
        {
            ...
            person.action = work;
            ...
            break;
        }
        case PSTATE_OLD:
        {
            ...
            person.action = retrie;
            ...
            break;
        }
        default:
        {
            return -1;
        }
   }
   return 0;
}

//State模式的使用

int main(int argc, const char *argv[])
{
    person_t person;
 
    memset(person, 0, sizeof(person));
 
    setstate(PSTATE_BABY, &person);
    person.action();
    ...
 
    setstate(PSTATE_YOUNG, &person);
    person.action();
    ...
 
    setstate(PSTATE_MIDDLE, &person);
    person.action();
    ...
 
    setstate(PSTATE_OLD, &person);
    person.action();
    ...
 
    return 0;
}