C++实现ATM状态机

以下是一个使用 C++ 实现的 ATM 状态机示例程序，采用面向对象的方式实现。程序模拟了一个简单的 ATM 系统，包含以下功能：

1. 用户登录
2. 查询余额
3. 存款
4. 取款
5. 退出

完整代码

#include<iostream>#include<string>#include<unordered_map>usingnamespacestd;// 定义 ATM 状态的基类classATMState{public:virtualvoidhandle()=0;// 纯虚函数，表示状态处理virtual~ATMState(){}};// 定义 ATM 类classATM{private:unordered_map<string,string>users;// 用户名和密码unordered_map<string,double>balances;// 用户余额ATMState*currentState;// 当前状态string currentUser;// 当前登录用户public:ATM(){// 初始化用户数据users["user1"]="password1";users["user2"]="password2";balances["user1"]=1000.0;balances["user2"]=500.0;currentState=nullptr;}voidsetState(ATMState*state){currentState=state;}voidhandle(){if(currentState){currentState->handle();}}boollogin(conststring&username,conststring&password){if(users.find(username)!=users.end()&&users[username]==password){currentUser=username;returntrue;}returnfalse;}doublegetBalance(){returnbalances[currentUser];}voiddeposit(doubleamount){balances[currentUser]+=amount;}boolwithdraw(doubleamount){if(balances[currentUser]>=amount){balances[currentUser]-=amount;returntrue;}returnfalse;}voidlogout(){currentUser="";}boolisLoggedIn(){return!currentUser.empty();}};// 定义具体状态类classIdleState:publicATMState{private:ATM*atm;public:IdleState(ATM*atm):atm(atm){}voidhandle()override{string username,password;cout<<"Enter username: ";cin>>username;cout<<"Enter password: ";cin>>password;if(atm->login(username,password)){cout<<"Login successful!"<<endl;atm->setState(newMenuState(atm));}else{cout<<"Invalid username or password. Try again."<<endl;}}};classMenuState:publicATMState{private:ATM*atm;public:MenuState(ATM*atm):atm(atm){}voidhandle()override{intchoice;do{cout<<"\nATM Menu:"<<endl;cout<<"1. Check Balance"<<endl;cout<<"2. Deposit"<<endl;cout<<"3. Withdraw"<<endl;cout<<"4. Logout"<<endl;cout<<"Enter your choice: ";cin>>choice;switch(choice){case1:cout<<"Your balance is: $"<<atm->getBalance()<<endl;break;case2:{doubleamount;cout<<"Enter amount to deposit: ";cin>>amount;atm->deposit(amount);cout<<"Deposit successful!"<<endl;break;}case3:{doubleamount;cout<<"Enter amount to withdraw: ";cin>>amount;if(atm->withdraw(amount)){cout<<"Withdrawal successful!"<<endl;}else{cout<<"Insufficient balance!"<<endl;}break;}case4:atm->logout();cout<<"Logged out successfully!"<<endl;atm->setState(newIdleState(atm));return;default:cout<<"Invalid choice. Try again."<<endl;}}while(choice!=4);}};intmain(){ATM atm;atm.setState(newIdleState(&atm));while(true){atm.handle();}return0;}

代码说明

1. 状态机设计：

   • 使用ATMState作为状态的基类，定义了一个纯虚函数handle()。
   • IdleState和MenuState是具体的状态类，分别表示 ATM 的空闲状态和菜单状态。

2. ATM 类：

   • ATM类包含用户数据（用户名、密码、余额）和当前状态。
   • 提供了登录、查询余额、存款、取款和注销等功能。

3. 状态切换：

   • 在IdleState中，用户输入用户名和密码进行登录。如果登录成功，状态切换到MenuState。
   • 在MenuState中，用户可以选择不同的操作，完成后可以返回主菜单或注销。

4. 动态分配状态：

   • 使用new动态分配状态对象，并通过setState()方法切换状态。

运行示例

输入：

Enter username: user1 Enter password: password1 Login successful! ATM Menu: 1. Check Balance 2. Deposit 3. Withdraw 4. Logout Enter your choice: 1

输出：

Your balance is: $1000

扩展功能

1. 支持更多状态：
   • 可以扩展更多状态，例如维护模式、错误状态等。
2. 持久化存储：
   • 将用户数据存储到数据库或文件中，而不是硬编码在程序中。
3. 安全性：
   • 使用加密存储密码，避免明文存储。

通过这种面向对象的设计，可以轻松扩展 ATM 的功能，同时保持代码的清晰和可维护性。