[行为模式] state模式

问题
每个人、事物在不同的状态下会有不同表现（动作），而一个状态又会在不同的表现下转移到下一个不同的状态（State）。最简单的一个生活中的例子就是：地铁入口处，如果你放入正确的地铁票，门就会打开让你通过。在出口处也是验票，如果正确你就可以ok，否则就不让你通过（如果你动作野蛮，或许会有报警（Alarm），：））。
有限状态自动机（FSM）也是一个典型的状态不同，对输入有不同的响应（状态转移）。通常我们在实现这类系统会使用到很多的Switch/Case语句，Case某种状态，发生什么动作，Case另外一种状态，则发生另外一种状态。但是这种实现方式至少有以下两个问题：
1）当状态数目不是很多的时候，Switch/Case可能可以搞定。但是当状态数目很多的时候（实际系统中也正是如此），维护一大组的Switch/Case语句将是一件异常困难并且容易出错的事情。
2）状态逻辑和动作实现没有分离。在很多的系统实现中，动作的实现代码直接写在状态的逻辑当中。这带来的后果就是系统的扩展性和维护得不到保证。

模式选择
State模式就是被用来解决上面列出的两个问题的，在State模式中我们将状态逻辑和动作实现进行分离。当一个操作中要维护大量的case分支语句，并且这些分支依赖于对象的状态。State模式将每一个分支都封装到独立的类中。

实现
请看附件 state.zip
PS：也可以参考blaze中的代码 loginstatemachine.cpp

纯虚函数的测试
在写测试代码的时候，偶然发现在父类确定纯虚函数的时候居然也可以有一个实现体，很奇怪！！！于是也写了代码测试了一下，总结出规律如下（不一定完全正确，完全是个人理解）
1）父类在定义纯虚函数的时候，可以有实现体，但是没有任何意义，因为父类不能实例化，这段代码永远不会被调用到；
2）子类在继承父类的时候，可以不实现纯虚函数体；但是前提是，这个子类不会被实例化
3）子类在继承父类的时候，如果需要实例化，就必须实现纯虚函数，不然虚表中对应函数的地址就无法确定，编译出错。
4）测试代码请见PureVirtualTest.zip


下面的部分请看以下链接http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7557252

#ifndef NORMAL_H
#define NORMAL_H

typedef enum  Em_Algorithm_TYPE
{
    AlgorithmType_SHA1    = 1,
    AlgorithmType_SHA256  = 2
}ALGORITHM_TYPE, *PALGORITHM_TYPE;

typedef enum Em_Lift_Type
{
    //电梯的四个状态  
    OPENING_STATE = 1, //门敞状态  
    CLOSING_STATE = 2,  //门闭状态  
    RUNNING_STATE = 3,  //运行状态  
    STOPPING_STATE = 4 //停止状态；  
}LIFT_TYPE;

class ILift
{
public:
    ILift();
    virtual ~ILift();

    //设置电梯的状态  
    virtual void setState(LIFT_TYPE emStateType) = 0;

    //首先电梯门开启动作  
    virtual void open() = 0;

    //电梯门有开启，那当然也就有关闭了  
    virtual void close() = 0;

    //电梯要能上能下，跑起来  
    virtual void run() = 0;

    //电梯还要能停下来，停不下来那就扯淡了
    virtual void stop() = 0;
};


class Lift : public  ILift
{
public:
    Lift();
    virtual ~Lift();

    virtual void setState(LIFT_TYPE emStateType);

    //电梯门关闭
    virtual void close();

    //电梯门开启
    virtual void open();

    ///电梯开始跑起来
    virtual void run();

    //电梯停止
    virtual void stop();

private:
    LIFT_TYPE m_LiftYype;
};

void Lift_Run();

#endif //NORMAL_H

#include "Normal.h"
#include <iostream>
using namespace std;

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
ILift::ILift()
{

}

ILift::~ILift()
{

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Lift::Lift()
{

}

Lift::~Lift()
{

}

void Lift::setState(LIFT_TYPE emStateType)
{
    this->m_LiftYype = emStateType;
}  

//电梯门关闭  
void Lift::close()
{
    //电梯在什么状态下才能关闭  
    switch(this->m_LiftYype)
    {
    case OPENING_STATE:  //如果是则可以关门，同时修改电梯状态
        {
            this->setState(CLOSING_STATE);
            cout << "OPENING_STATE ==> CLOSING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case CLOSING_STATE:  //如果电梯就是关门状态，则什么都不做
        {
            //do nothing;
            cout << "CLOSING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case RUNNING_STATE: //如果是正在运行，门本来就是关闭的，也说明都不做  
        {
            //do nothing;
            cout << "RUNNING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case STOPPING_STATE:  //如果是停止状态，本也是关闭的，什么也不做
        {
            //do nothing;
            cout << "RUNNING_STATE" << endl;
            break;
        }
    }
}

//电梯门开启  
void Lift::open() 
{
    //电梯在什么状态才能开启
    switch(this->m_LiftYype)
    {
    case OPENING_STATE: //如果已经在门敞状态，则什么都不做
        {
            //do nothing;
            cout << "OPENING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case CLOSING_STATE: //如是电梯时关闭状态，则可以开启
        {
            this->setState(OPENING_STATE);
            cout << "CLOSING_STATE ==> OPENING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case RUNNING_STATE: //正在运行状态，则不能开门，什么都不做
        {
            //do nothing;
            cout << "RUNNING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case STOPPING_STATE: //停止状态，淡然要开门了
        {
            this->setState(OPENING_STATE);
            cout << "STOPPING_STATE ==> OPENING_STATE" << endl;
            break;
        }
    }
}  
///电梯开始跑起来  
void Lift::run()
{  
    switch(this->m_LiftYype)
    {
    case OPENING_STATE: //如果已经在门敞状态，则不你能运行，什么都不做
        {
            //do nothing;
            cout << "OPENING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case CLOSING_STATE: //如是电梯时关闭状态，则可以运行
        {
            this->setState(RUNNING_STATE);
            cout << "CLOSING_STATE ==> RUNNING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case RUNNING_STATE: //正在运行状态，则什么都不做
        {
            //do nothing;
            cout << "RUNNING_STATE" << endl;
            break;
        }
    case STOPPING_STATE: //停止状态，可以运行
        {
            this->setState(RUNNING_STATE);
            cout << "STOPPING_STATE ==> RUNNING_STATE" << endl;
            break;
        }
    }
}

//电梯停止
void Lift::stop()
{
    switch(this->m_LiftYype)
    {
        case OPENING_STATE: //如果已经在门敞状态，那肯定要先停下来的，什么都不做
            {
                //do nothing;  
                cout << "OPENING_STATE" << endl;
                break;
            }
        case CLOSING_STATE: //如是电梯时关闭状态，则当然可以停止了
            {
                this->setState(CLOSING_STATE);
                cout << "CLOSING_STATE ==> CLOSING_STATE" << endl;
            break;
            }
        case RUNNING_STATE: //正在运行状态，有运行当然那也就有停止了
            {
                this->setState(CLOSING_STATE);
                cout << "RUNNING_STATE ==> CLOSING_STATE" << endl;
                break;
            }
        case STOPPING_STATE: //停止状态，什么都不做
            {
                //do nothing;
                cout << "STOPPING_STATE" << endl;
                break;
            }
    }
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void Lift_Run()
{
    Lift* pList = new Lift();

    //电梯的初始条件应该是停止状态
    pList->setState(STOPPING_STATE);

    //首先是电梯门开启，人进去
    pList->open();

    //然后电梯门关闭
    pList->close();

    //再然后，电梯跑起来，向上或者向下
    pList->run();

    //最后到达目的地，电梯挺下来
    pList->stop();
}

#ifndef STATE_H
#define STATE_H

#include <Windows.h>

class Context;

class LiftState
{
public:
    LiftState();
    virtual ~LiftState();

    void setContext(Context* pContext);

    //首先电梯门开启动作
    virtual void open() = 0;

    //电梯门有开启，那当然也就有关闭了
    virtual void close() = 0;

    //电梯要能上能下，跑起来
    virtual void run() = 0;

    //电梯还要能停下来，停不下来那就扯淡了
    virtual void stop() = 0;

protected:
    //定义一个环境角色，也就是封装状态的变换引起的功能变化  
    Context* m_pContext;
};

class OpenningState;
class CloseingState;
class RunningState;
class StoppingState;

class Context
{

public:
    Context();
    virtual ~Context();

    LiftState* getLiftState();

    void setLiftState(LiftState* pLiftState);


    void open();

    void close();

    void run();

    void stop();

private:
    //定一个当前电梯状态  
    LiftState* m_pLiftState;

public:
    //定义出所有的电梯状态  
    OpenningState* m_pOpenningState;
    CloseingState* m_pCloseingState;
    RunningState*  m_pRunningState;
    StoppingState* m_pStoppingState;
};

class OpenningState : public LiftState
{
public:
    OpenningState();
    virtual ~OpenningState();

    virtual void close();

    virtual void  open();
 
    virtual void run();

    virtual void stop();
};

class CloseingState : public LiftState
{
public:
    CloseingState();
    virtual ~CloseingState();

    virtual void close();

    virtual void  open();

    virtual void run();

    virtual void stop();
};

class RunningState : public LiftState
{
public:
    RunningState();
    virtual ~RunningState();

    virtual void close();

    virtual void  open();

    virtual void run();

    virtual void stop();
};

class StoppingState : public LiftState
{
public:
    StoppingState();
    virtual ~StoppingState();

    virtual void close();

    virtual void  open();

    virtual void run();

    virtual void stop();
};

void State_Run();

#endif STATE_H

#include "State.h"

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
LiftState::LiftState()
{
    m_pContext = NULL;
}

LiftState::~LiftState()
{

}

void LiftState::setContext(Context* pContext)
{  
    this->m_pContext =pContext;
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Context::Context()
{
    m_pLiftState = NULL;
    m_pOpenningState = new OpenningState();
    m_pCloseingState = new CloseingState();
    m_pRunningState = new RunningState();
    m_pStoppingState = new StoppingState();
}
Context::~Context()
{

}

LiftState* Context::getLiftState()
{
    return this->m_pLiftState;
}  

void Context::setLiftState(LiftState* pLiftState)
{
    this->m_pLiftState = pLiftState;

    //把当前的环境通知到各个实现类中
    this->m_pLiftState->setContext(this);
}  


void Context::open()
{
    this->m_pLiftState->open();
}  

void Context::close()
{
    this->m_pLiftState->close();
}

void Context::run()
{
    this->m_pLiftState->run();
}

void Context::stop()
{
    this->m_pLiftState->stop();
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
OpenningState::OpenningState()
{

}

OpenningState::~OpenningState()
{

}

void OpenningState::close()
{
    //状态修改  
    this->m_pContext->setLiftState(this->m_pContext->m_pColseingState);
    //动作委托为CloseState来执行  
    this->m_pContext->getLiftState()->close();
}  

//打开电梯门  
void OpenningState::open()
{
    //echo 'lift open...', '<br/>';  
}
//门开着电梯就想跑，这电梯，吓死你！  
void OpenningState::run()
{
    //do nothing;  
}

//开门还不停止？
void OpenningState::stop()
{
    //do nothing;  
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
CloseingState::CloseingState()
{

}

CloseingState::~CloseingState()
{

}

//电梯门关闭，这是关闭状态要实现的动作  
void CloseingState::close()
{
    //echo 'lift close...', '<br/>';
}

//电梯门关了再打开，逗你玩呢，那这个允许呀
void CloseingState::open()
{
    this->m_pContext->setLiftState(this->m_pContext->m_pOpenningState);  //置为门敞状态
    this->m_pContext->getLiftState()->open();
}

//电梯门关了就跑，这是再正常不过了
void CloseingState::run()
{
    this->m_pContext->setLiftState(this->m_pContext->m_pRunningState); //设置为运行状态
    this->m_pContext->getLiftState()->run();  
}

//电梯门关着，我就不按楼层
void CloseingState::stop()
{
    this->m_pContext->setLiftState(this->m_pContext->m_pStoppingState);  //设置为停止状态
    this->m_pContext->getLiftState()->stop();  
}  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
RunningState::RunningState()
{

}

RunningState::~RunningState()
{

}

//电梯门关闭？这是肯定了  
void RunningState::close() {  
    //do nothing  
}  

//运行的时候开电梯门？你疯了！电梯不会给你开的  
void RunningState::open()
{
    //do nothing  
}  

//这是在运行状态下要实现的方法  
void RunningState::run()
{
    //echo 'lift run...', '<br/>';
}

//这个事绝对是合理的，光运行不停止还有谁敢做这个电梯？！估计只有上帝了  
void RunningState::stop()
{
    this->m_pContext->setLiftState(this->m_pContext->m_pStoppingState); //环境设置为停止状态；
    this->m_pContext->getLiftState()->stop();  
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
StoppingState::StoppingState()
{

}

StoppingState::~StoppingState()
{

}
//停止状态关门？电梯门本来就是关着的！  
void StoppingState::close() {  
    //do nothing;  
}  

//停止状态，开门，那是要的！
void StoppingState::open()
{
    this->m_pContext->setLiftState(this->m_pContext->m_pOpenningState);
    this->m_pContext->getLiftState()->open();  
}
//停止状态再跑起来，正常的很  
void StoppingState::run()
{
    this->m_pContext->setLiftState(this->m_pContext->m_pRunningState);
    this->m_pContext->getLiftState()->run();
}

//停止状态是怎么发生的呢？当然是停止方法执行了
void StoppingState::stop()
{
    //echo 'lift stop...', '<br/>';  
}  



//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void State_Run()
{
    Context* pContext = new Context();
    pContext->setLiftState(new CloseingState());

    pContext->open();
    pContext->close();
    pContext->run();
    pContext->stop();
}

#include "Normal.h"
#include "State.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{

    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    Lift_Run();
    State_Run();

    return 0;
}