状态机设计

Question

我正在使用c++中的协议设计代码，需要有关状态机设计的帮助。

我们拥有的所有状态机都具有相同的性质。每个状态机都有特定的状态(S1、S2等)，每个状态只能接受特定类型的事件(E1、E2等)。基于事件处理的结果，机器移动到下一个状态。

例如，从状态S1和事件E1，机器可以移动到S2或S3。我研究了states模式，但是它建议所有的状态(派生的状态类)都应该实现状态机可以执行的所有动作，或者基态类应该实现这样的操作。在我的例子中，单个状态只能处理某些事件，所以我认为状态设计模式将不适用。

你能建议怎样才能最好地实现这样的机器吗？

Answer 1

根据“四人帮”，当对象的行为取决于其状态时，状态设计模式是适用的，并且它必须在运行时根据状态改变行为。

状态机的描述(它根据事件更改状态)似乎与此描述相匹配。

class StateMachine {    // state machine that processes events received
    State *s; 
public:  
    StateMachine();         // constructor: here you shall set initial state
    void process (Event* e); // processes the event and sets the next state
    bool isReady ();        // example of other requests
};

这种模式的原理是有一个抽象基类，定义StateMachine可能委托给一个状态的所有潜在状态依赖的“动作”。

class State {
public: 
      virtual void process (StateMachine *m, Event* e)=0;    // called by state machine /  pure virtual MUST be implemented in concrete state 
      virtual bool isReady(StateMachine *m);  // example  
      ...                               // other "actions"     
};

然后，可以很容易地定义状态和状态机之间的接口。例如：

void StateMachine::Process (Event *e) {
     s->Process (this, e);   // calls the Process() of the current state 
}

导出的具体状态随后将实施不同的行为。由于此*模式适用于C++中的虚拟函数，因此必须为每个具体状态(无论是基类还是派生状态)定义所有操作。这是定义虚拟函数的直接结果。

但是对于与所有状态无关的操作，您可能有一个默认操作，要么什么也不做，或者触发错误(错误消息、异常、.)。这取决于你的总体设计，你是否防止这种情况发生。

例如：

bool State::isReady(StateMachine *m) {  // if this request is only relevant for a couple of states
   throw std::exception ("unauthorized request");   // trigger an exception if it happens
   return false;
}    // this is done by default, except for concrete state that defines somtehing else 

根据你的描述，我真的很喜欢国家模式。