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）。根据事件处理的结果，机器进入下一个状态。

例如，从状态 S1 和事件 E1，机器可以移动到 S2 或 S3。我研究了状态设计模式，但它建议所有状态（派生状态类）都应该实现状态机可以执行的所有动作，或者基状态类应该实现这些动作。在我的情况下，单个状态只能处理某些事件，因此我认为状态设计模式不适用。

您能否建议实施此类机器的最佳方式/模式。

Answer 1

根据“四人组”，State 设计模式适用于对象的行为取决于其状态并且它必须在运行时根据该状态改变行为。

您的状态机的描述（根据事件更改状态）似乎与此描述相符。

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
};

这种模式的原则是有一个抽象基类，定义了所有可能的状态相关的“动作”，StateMachine 可以委托给一个状态。

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"     
};

您的状态和状态机之间的接口将很容易定义。例如：

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

然后，派生的具体状态应实现不同的行为。由于此*模式与 C++ 中的虚函数一起使用，因此必须为每个具体状态（在基类或派生类中）定义所有动作。这是定义虚函数的直接结果。

但是对于与所有状态不相关的操作，您可能有一个默认操作，要么什么都不做，要么触发错误（错误消息、异常……）。这取决于您的总体设计，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 

根据您的描述，我真的会选择状态模式。