是否可以在没有动态多态性的情况下在 C++ 中实现状态设计模式？

Posted 2023-02-23

【中文标题】是否可以在没有动态多态性的情况下在 C++ 中实现状态设计模式？

【英文标题】：Is it possible to implement the state design pattern in C++ without dynamic polymorphism?

【发布时间】：2021-09-13 15:01:27

【问题描述】：

假设我有以下 C++ 代码

class ControlAlgorithm 

public:
    virtual void update() = 0;
    virtual void enable() = 0;
    virtual void disable() = 0;
;

class Algorithm_A : public ControlAlgorithm 

public:
    void update();
    void enable();
    void disable();
;

class Algorithm_B : public ControlAlgorithm 

public:
    void update();
    void enable();
    void disable();
;

Algorithm_A algorithm_A;
Algorithm_B algorithm_B;
ControlAlgorithm *algorithm;

假设我想在运行时根据一些外部事件在algorithm_A 和algorithm_B 之间切换（基本上我要实现状态设计模式）。所以algorithm 指针指向algorithm_A 或algorithm_B 对象。我的问题是是否有任何方法可以实现在运行时动态切换算法的能力，而无需虚拟方法 通用接口，例如奇怪的反复出现的模板模式？

【问题讨论】：

你为什么需要它？当我们知道需要这样做时，可能会更容易回答。例如，您可以有函数映射，但这只是带有额外步骤的动态多态性。只有2个州可供选择吗？ switch 可能是个不错的选择。

是的，不要使用状态模式。我总是觉得它太冗长，导致太多类，并且很难跟踪实际行为。在它的基础上，FSM 是一个功能问题，我通常以基于表的方法来解决它，在这种状态下，使用这个触发器，调用那个响应函数并移动到下一个状态。对于小型机器来说，一个开关盒就足够了。

【参考方案1】：

您可以使用composition over inheritance。例如，如下所示。

#include <iostream>
#include <functional>

struct control_algorithm 
    const std::function<void()> update;
    const std::function<void()> enable;
    const std::function<void()> edit;
;

control_algorithm make_algorithm_A() 
    return 
        []()  std::cout << "update A\n"; ,
        []()  std::cout << "enable A\n"; ,
        []()  std::cout << "edit A\n"; ,
    ;


control_algorithm make_algorithm_B() 
    return 
        []()  std::cout << "update B\n"; ,
        []()  std::cout << "enable B\n"; ,
        []()  std::cout << "edit B\n"; ,
    ;


int main()

    auto algorithm_A = make_algorithm_A();
    auto algorithm_B = make_algorithm_B();
    auto control = algorithm_A;
    //auto control = algorithm_B;

【讨论】：

现在std::function内部隐藏了动态多态性

这是否重要取决于 OP 提出问题的原因，但无论如何您都可以使用函数指针做同样的事情。