一、为什么要用状态模式？

在开发中，经常遇到“对象在不同状态下行为不同”的情况。最常见的写法是用一堆 if/else 或 switch 来判断状态，然后在不同分支里写逻辑。这样做有两个问题：

状态增多后，条件分支会变得臃肿。
修改或扩展某个状态逻辑时，可能要在多个地方改代码。

状态模式的核心思想是：

把“状态”抽象成独立的类，每个状态只关心自己能做什么。
上下文对象（这里是 NetworkConnection）只需要把调用转发给当前状态。
状态对象在需要时可以切换上下文的状态。

这样就能让分支逻辑“消失”，变成结构清晰的多态调用。

二、场景说明

网络连接的三个状态：

Disconnected：允许调用 connect()，否则提示非法操作。
Connecting：连接过程中，connect() 和 disconnect() 都无效，必须等待连接结果。
Connected：允许 send() 数据，也可以 disconnect() 主动断开。

三、类图

四、C++ 实现代码

这段代码完整实现了一个简化的 网络连接状态机。

NetworkConnection 作为上下文类，持有当前状态对象，并对外提供统一的接口（connect、disconnect、send、onConnectResult）。
Disconnected、Connecting、Connected 三个状态类分别封装了各自的行为逻辑。
状态之间的切换由状态类自身触发，例如 Disconnected 调用 connect() 会进入 Connecting，而 Connecting 根据 onConnectResult() 的结果进入 Connected 或回到 Disconnected。

通过这种方式，代码避免了大量的 if/else 判断，让状态逻辑更加清晰，扩展新状态时也更加方便。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>class NetworkConnection; // 前向声明// 状态接口
struct State {virtual ~State() = default;virtual void connect(NetworkConnection& nc) = 0;virtual void disconnect(NetworkConnection& nc) = 0;virtual void send(NetworkConnection& nc, const std::string& data) = 0;virtual void onConnectResult(NetworkConnection& nc, bool success) = 0;
};// 上下文类
class NetworkConnection {
public:NetworkConnection();void connect() { currentState->connect(*this); }void disconnect() { currentState->disconnect(*this); }void send(const std::string& data) { currentState->send(*this, data); }void onConnectResult(bool success) { currentState->onConnectResult(*this, success); }void setState(std::unique_ptr<State> s) { currentState = std::move(s); }private:std::unique_ptr<State> currentState;
};// 具体状态：未连接
struct Disconnected : State {void connect(NetworkConnection& nc) override;void disconnect(NetworkConnection& nc) override {std::cout << "[Disconnected] 已经处于未连接状态。\n";}void send(NetworkConnection& nc, const std::string& data) override {std::cout << "[Disconnected] 无法发送数据，尚未连接。\n";}void onConnectResult(NetworkConnection& nc, bool success) override {std::cout << "[Disconnected] 忽略连接结果（当前未连接）。\n";}
};// 具体状态：连接中
struct Connecting : State {void connect(NetworkConnection& nc) override {std::cout << "[Connecting] 正在连接中，不能重复连接。\n";}void disconnect(NetworkConnection& nc) override {std::cout << "[Connecting] 连接进行中，不能断开。\n";}void send(NetworkConnection& nc, const std::string& data) override {std::cout << "[Connecting] 连接尚未建立，无法发送。\n";}void onConnectResult(NetworkConnection& nc, bool success) override;
};// 具体状态：已连接
struct Connected : State {void connect(NetworkConnection& nc) override {std::cout << "[Connected] 已经处于连接状态。\n";}void disconnect(NetworkConnection& nc) override {std::cout << "[Connected] 主动断开连接。\n";nc.setState(std::make_unique<Disconnected>());}void send(NetworkConnection& nc, const std::string& data) override {std::cout << "[Connected] 发送数据：" << data << "\n";}void onConnectResult(NetworkConnection& nc, bool success) override {std::cout << "[Connected] 忽略连接结果（已经连接）。\n";}
};// --- 状态切换逻辑实现 ---
void Disconnected::connect(NetworkConnection& nc) {std::cout << "[Disconnected] 尝试连接...\n";nc.setState(std::make_unique<Connecting>());
}void Connecting::onConnectResult(NetworkConnection& nc, bool success) {if (success) {std::cout << "[Connecting] 连接成功，进入已连接状态。\n";nc.setState(std::make_unique<Connected>());} else {std::cout << "[Connecting] 连接失败，回到未连接状态。\n";nc.setState(std::make_unique<Disconnected>());}
}// --- NetworkConnection 构造 ---
NetworkConnection::NetworkConnection() {setState(std::make_unique<Disconnected>());
}// --- 演示程序 ---
int main() {NetworkConnection nc;nc.send("test");          // 未连接 -> 拒绝nc.connect();             // Disconnected -> Connectingnc.connect();             // Connecting -> 拒绝重复nc.onConnectResult(true); // 成功 -> Connectednc.send("hello world");   // 已连接 -> 可发送nc.disconnect();          // -> Disconnectednc.onConnectResult(false);// 忽略（已断开）return 0;
}

输出示例

[Disconnected] 无法发送数据，尚未连接。
[Disconnected] 尝试连接...
[Connecting] 正在连接中，不能重复连接。
[Connecting] 连接成功，进入已连接状态。
[Connected] 发送数据：hello world
[Connected] 主动断开连接。
[Disconnected] 忽略连接结果（当前未连接）。

这个示例里用 onConnectResult(bool success) 来模拟网络异步回调，简化成一个直接调用的方法，方便演示状态切换的效果。
在真实项目中，这个函数可能是 事件回调 或 信号槽，并不是手动调用的，而是网络库触发的。

比如在 Qt 中，QTcpSocket::connected() 和 QTcpSocket::errorOccurred() 信号就对应了这种结果通知。