State 패턴과 Strategy 패턴의 차이는?

둘 다 위임으로 바꾸지만, **State**는 **상태 전이**와 객체 내부 흐름(유한 상태 머신)이 핵심이고, **Strategy**는 **알고리즘·정책을 교체**하는 데 초점이 있습니다. 전이 다이어그램이 복잡하면 State, 동작만 갈아끼우면 Strategy로 구분하세요.

상태 클래스가 너무 많아지면 어떻게 관리하나요?

상태를 **테이블 기반(전이 맵 + 이벤트)** 으로 줄이거나, **계층적 상태**로 묶는 방법이 있습니다. 또한 중복 로직은 Context·공통 기본 State로 끌어올립니다.

멀티스레드에서 State 객체를 바꿔도 되나요?

전이와 Context의 포인터 스왑이 **한 스레드·한 직렬화된 루프**에서만 일어나게 하거나, 전이에 뮤텍스를 둡니다. **여러 스레드가 동시에 동일 Context에 이벤트**를 밀어 넣으면 레이스가 납니다.

enum + switch와 비교해 단점은?

클래스가 늘어나 **보일러플레이트**가 있고, 작은 FSM이면 enum이 더 짧을 수 있습니다. 대규모 전이·팀 협업·단위테스트 per-state에선 State 캡슐화가 유지보수에 유리한 경우가 많습니다.

C++ State Pattern 완벽 가이드 | 상태 기계와 동작 캡슐화

2026년 3월 12일 · 18분 읽기 · 수정 2026년 3월 12일 중급 튜토리얼

이 글의 핵심

C++ State Pattern : 상태 기계와 동작 캡슐화. State Pattern이란?. 왜 필요한가·기본 구조.

State Pattern이란? 왜 필요한가

상태 전이를 객체로 나누는 내용은 행동 패턴 시리즈·Strategy 글과 대비하면 이해가 빨라집니다.

문제 시나리오: 조건문 폭발

문제: 객체의 상태에 따라 동작이 달라지면, 거대한 if-else가 생깁니다.

// 나쁜 예: 조건문 폭발
class TCPConnection {
    enum State { CLOSED, LISTEN, ESTABLISHED };
    State state = CLOSED;
    
    void open() {
        if (state == CLOSED) {
            // LISTEN으로 전이
        } else if (state == LISTEN) {
            // 이미 열림
        } else if (state == ESTABLISHED) {
            // 에러
        }
    }
    
    void close() {
        if (state == CLOSED) {
            // 에러
        } else if (state == LISTEN) {
            // CLOSED로 전이
        } else if (state == ESTABLISHED) {
            // CLOSED로 전이
        }
    }
};

해결: State Pattern은 각 상태를 클래스로 캡슐화합니다. Context는 현재 State 객체를 가지고, 요청을 State에 위임합니다.

// 좋은 예: State Pattern
// 타입 정의
class TCPState {
public:
    virtual void open(TCPConnection& conn) = 0;
    virtual void close(TCPConnection& conn) = 0;
    virtual ~TCPState() = default;
};
class ClosedState : public TCPState {
    void open(TCPConnection& conn) override {
        conn.setState(std::make_unique<ListenState>());
    }
    void close(TCPConnection& conn) override {
        // 에러
    }
};
class TCPConnection {
    std::unique_ptr<TCPState> state;
public:
    void open() { state->open(*this); }
    void close() { state->close(*this); }
    void setState(std::unique_ptr<TCPState> s) { state = std::move(s); }
};

stateDiagram-v2
    [*] --> Closed
    Closed --> Listen: open()
    Listen --> Established: accept()
    Established --> Closed: close()
    Listen --> Closed: close()

1. 기본 구조

#include <iostream>
#include <memory>
class TrafficLight;
class State {
public:
    virtual void handle(TrafficLight& light) = 0;
    virtual std::string name() const = 0;
    virtual ~State() = default;
};
class TrafficLight {
public:
    TrafficLight();
    
    void setState(std::unique_ptr<State> s) {
        state = std::move(s);
        std::cout << "State: " << state->name() << '\n';
    }
    
    void change() {
        state->handle(*this);
    }
    
private:
    std::unique_ptr<State> state;
};
class RedState : public State {
public:
    void handle(TrafficLight& light) override;
    std::string name() const override { return "Red"; }
};
class GreenState : public State {
public:
    void handle(TrafficLight& light) override;
    std::string name() const override { return "Green"; }
};
class YellowState : public State {
public:
    void handle(TrafficLight& light) override;
    std::string name() const override { return "Yellow"; }
};
void RedState::handle(TrafficLight& light) {
    light.setState(std::make_unique<GreenState>());
}
void GreenState::handle(TrafficLight& light) {
    light.setState(std::make_unique<YellowState>());
}
void YellowState::handle(TrafficLight& light) {
    light.setState(std::make_unique<RedState>());
}
TrafficLight::TrafficLight() {
    state = std::make_unique<RedState>();
    std::cout << "Initial state: " << state->name() << '\n';
}
int main() {
    TrafficLight light;
    light.change();  // Red -> Green
    light.change();  // Green -> Yellow
    light.change();  // Yellow -> Red
}

2. 상태 전이 다이어그램

TCP 연결 상태

#include <iostream>
#include <memory>
class TCPConnection;
class TCPState {
public:
    virtual void open(TCPConnection& conn) = 0;
    virtual void close(TCPConnection& conn) = 0;
    virtual void acknowledge(TCPConnection& conn) = 0;
    virtual std::string name() const = 0;
    virtual ~TCPState() = default;
};
class TCPConnection {
public:
    TCPConnection();
    
    void setState(std::unique_ptr<TCPState> s) {
        state = std::move(s);
        std::cout << "State: " << state->name() << '\n';
    }
    
    void open() { state->open(*this); }
    void close() { state->close(*this); }
    void acknowledge() { state->acknowledge(*this); }
    
private:
    std::unique_ptr<TCPState> state;
};
class ClosedState : public TCPState {
public:
    void open(TCPConnection& conn) override;
    void close(TCPConnection& conn) override {
        std::cout << "Already closed\n";
    }
    void acknowledge(TCPConnection& conn) override {
        std::cout << "Error: not open\n";
    }
    std::string name() const override { return "Closed"; }
};
class ListenState : public TCPState {
public:
    void open(TCPConnection& conn) override {
        std::cout << "Already listening\n";
    }
    void close(TCPConnection& conn) override;
    void acknowledge(TCPConnection& conn) override;
    std::string name() const override { return "Listen"; }
};
class EstablishedState : public TCPState {
public:
    void open(TCPConnection& conn) override {
        std::cout << "Already established\n";
    }
    void close(TCPConnection& conn) override;
    void acknowledge(TCPConnection& conn) override {
        std::cout << "Data transfer...\n";
    }
    std::string name() const override { return "Established"; }
};
void ClosedState::open(TCPConnection& conn) {
    conn.setState(std::make_unique<ListenState>());
}
void ListenState::close(TCPConnection& conn) {
    conn.setState(std::make_unique<ClosedState>());
}
void ListenState::acknowledge(TCPConnection& conn) {
    conn.setState(std::make_unique<EstablishedState>());
}
void EstablishedState::close(TCPConnection& conn) {
    conn.setState(std::make_unique<ClosedState>());
}
TCPConnection::TCPConnection() {
    state = std::make_unique<ClosedState>();
    std::cout << "Initial state: " << state->name() << '\n';
}
int main() {
    TCPConnection conn;
    conn.open();         // Closed -> Listen
    conn.acknowledge();  // Listen -> Established
    conn.close();        // Established -> Closed
}

3. 게임 AI 예제

#include <iostream>
#include <memory>
class Enemy;
class AIState {
public:
    virtual void update(Enemy& enemy) = 0;
    virtual std::string name() const = 0;
    virtual ~AIState() = default;
};
class Enemy {
public:
    Enemy(int hp, int dist) : health(hp), distanceToPlayer(dist) {
        state = std::make_unique<PatrolState>();
    }
    
    void setState(std::unique_ptr<AIState> s) {
        state = std::move(s);
        std::cout << "AI State: " << state->name() << '\n';
    }
    
    void update() {
        state->update(*this);
    }
    
    int getHealth() const { return health; }
    int getDistance() const { return distanceToPlayer; }
    void takeDamage(int dmg) { health -= dmg; }
    void setDistance(int dist) { distanceToPlayer = dist; }
    
private:
    std::unique_ptr<AIState> state;
    int health;
    int distanceToPlayer;
};
class PatrolState : public AIState {
public:
    void update(Enemy& enemy) override {
        std::cout << "Patrolling...\n";
        if (enemy.getDistance() < 10) {
            enemy.setState(std::make_unique<ChaseState>());
        }
    }
    std::string name() const override { return "Patrol"; }
};
class ChaseState : public AIState {
public:
    void update(Enemy& enemy) override {
        std::cout << "Chasing player...\n";
        if (enemy.getDistance() > 20) {
            enemy.setState(std::make_unique<PatrolState>());
        } else if (enemy.getDistance() < 3) {
            enemy.setState(std::make_unique<AttackState>());
        } else if (enemy.getHealth() < 20) {
            enemy.setState(std::make_unique<FleeState>());
        }
    }
    std::string name() const override { return "Chase"; }
};
class AttackState : public AIState {
public:
    void update(Enemy& enemy) override {
        std::cout << "Attacking!\n";
        if (enemy.getDistance() > 5) {
            enemy.setState(std::make_unique<ChaseState>());
        } else if (enemy.getHealth() < 20) {
            enemy.setState(std::make_unique<FleeState>());
        }
    }
    std::string name() const override { return "Attack"; }
};
class FleeState : public AIState {
public:
    void update(Enemy& enemy) override {
        std::cout << "Fleeing...\n";
        if (enemy.getDistance() > 30) {
            enemy.setState(std::make_unique<PatrolState>());
        }
    }
    std::string name() const override { return "Flee"; }
};
int main() {
    Enemy enemy(100, 15);
    
    enemy.update();  // Patrol
    enemy.setDistance(5);
    enemy.update();  // Chase
    enemy.setDistance(2);
    enemy.update();  // Attack
    enemy.takeDamage(85);
    enemy.update();  // Flee
}

4. 자주 발생하는 문제와 해결법

문제 1: 순환 의존성

증상: 컴파일 에러. 원인: State가 Context를 참조, Context가 State를 참조.

// ✅ 해결: 전방 선언
class Context;
class State {
    virtual void handle(Context& ctx) = 0;
};

문제 2: State 객체 생성 비용

증상: 성능 저하. 원인: 전이마다 State 객체 생성.

// ✅ 해결: Flyweight (공유)
class StateManager {
    static RedState redState;
    static GreenState greenState;
public:
    static State* getRed() { return &redState; }
    static State* getGreen() { return &greenState; }
};

5. 프로덕션 패턴

패턴 1: 상태 히스토리

class Context {
    std::unique_ptr<State> state;
    std::vector<std::string> history;
    
public:
    void setState(std::unique_ptr<State> s) {
        history.push_back(state->name());
        state = std::move(s);
    }
    
    void printHistory() const {
        for (const auto& s : history) {
            std::cout << s << " -> ";
        }
        std::cout << state->name() << '\n';
    }
};

6. 완전한 예제: 자판기

#include <iostream>
#include <memory>
class VendingMachine;
class State {
public:
    virtual void insertCoin(VendingMachine& vm) = 0;
    virtual void selectProduct(VendingMachine& vm) = 0;
    virtual void dispense(VendingMachine& vm) = 0;
    virtual std::string name() const = 0;
    virtual ~State() = default;
};
class VendingMachine {
public:
    VendingMachine();
    
    void setState(std::unique_ptr<State> s) {
        state = std::move(s);
        std::cout << "[State: " << state->name() << "]\n";
    }
    
    void insertCoin() { state->insertCoin(*this); }
    void selectProduct() { state->selectProduct(*this); }
    void dispense() { state->dispense(*this); }
    
private:
    std::unique_ptr<State> state;
};
class NoCoinState : public State {
public:
    void insertCoin(VendingMachine& vm) override;
    void selectProduct(VendingMachine& vm) override {
        std::cout << "Insert coin first\n";
    }
    void dispense(VendingMachine& vm) override {
        std::cout << "Insert coin first\n";
    }
    std::string name() const override { return "NoCoin"; }
};
class HasCoinState : public State {
public:
    void insertCoin(VendingMachine& vm) override {
        std::cout << "Coin already inserted\n";
    }
    void selectProduct(VendingMachine& vm) override;
    void dispense(VendingMachine& vm) override {
        std::cout << "Select product first\n";
    }
    std::string name() const override { return "HasCoin"; }
};
class DispensingState : public State {
public:
    void insertCoin(VendingMachine& vm) override {
        std::cout << "Please wait\n";
    }
    void selectProduct(VendingMachine& vm) override {
        std::cout << "Please wait\n";
    }
    void dispense(VendingMachine& vm) override;
    std::string name() const override { return "Dispensing"; }
};
void NoCoinState::insertCoin(VendingMachine& vm) {
    std::cout << "Coin inserted\n";
    vm.setState(std::make_unique<HasCoinState>());
}
void HasCoinState::selectProduct(VendingMachine& vm) {
    std::cout << "Product selected\n";
    vm.setState(std::make_unique<DispensingState>());
}
void DispensingState::dispense(VendingMachine& vm) {
    std::cout << "Dispensing product...\n";
    vm.setState(std::make_unique<NoCoinState>());
}
VendingMachine::VendingMachine() {
    state = std::make_unique<NoCoinState>();
    std::cout << "[Initial state: " << state->name() << "]\n";
}
int main() {
    VendingMachine vm;
    vm.insertCoin();
    vm.selectProduct();
    vm.dispense();
}

정리

개념	설명
State Pattern	상태별 동작을 클래스로 캡슐화
목적	조건문 제거, 상태 전이 명확화
구조	Context, State, ConcreteState
장점	OCP 준수, 상태 독립성, 가독성
단점	클래스 증가, 상태 전이 복잡
사용 사례	FSM, TCP, 게임 AI, 자판기
State Pattern은 상태 기계를 객체 지향적으로 구현하는 강력한 패턴입니다.

FAQ

Q1: State Pattern은 언제 쓰나요?

A: 상태에 따라 동작이 달라지고, 조건문이 복잡할 때 사용합니다.

Q2: Strategy Pattern과 차이는?

A: Strategy는 알고리즘 교체, State는 상태 전이에 집중합니다.

Q3: State 객체 생성 비용은?

A: Flyweight 패턴으로 State 객체를 공유하면 비용을 줄일 수 있습니다.

Q4: 상태 히스토리는?

A: std::vector로 이전 상태를 기록하면 됩니다.

Q5: 비동기 상태 전이는?

A: std::async나 이벤트 큐로 비동기 전이 가능합니다.

Q6: State Pattern 학습 리소스는?

“Design Patterns” by Gang of Four
“Game Programming Patterns” by Robert Nystrom
Refactoring Guru: State Pattern 한 줄 요약: State Pattern으로 상태 기계를 깔끔하게 구현할 수 있습니다. 다음으로 Decorator Pattern을 읽어보면 좋습니다.

같이 보면 좋은 글 (내부 링크)

이 주제와 연결되는 다른 글입니다.

심화 부록: 구현·운영 관점

이 부록은 앞선 본문에서 다룬 주제(「C++ State Pattern 완벽 가이드 | 상태 기계와 동작 캡슐화」)를 구현·런타임·운영 관점에서 다시 압축합니다. 도메인별 세부 구현은 글마다 다르지만, 입력 검증 → 핵심 연산 → 부작용(I/O·네트워크·동시성) → 관측의 흐름으로 장애를 나누면 원인 추적이 빨라집니다.

내부 동작과 핵심 메커니즘

flowchart TD
  A[입력·요청·이벤트] --> B[파싱·검증·디코딩]
  B --> C[핵심 연산·상태 전이]
  C --> D[부작용: I/O·네트워크·동시성]
  D --> E[결과·관측·저장]

sequenceDiagram
  participant C as 클라이언트/호출자
  participant B as 경계(런타임·게이트웨이·프로세스)
  participant D as 의존성(API·DB·큐·파일)
  C->>B: 요청/이벤트
  B->>D: 조회·쓰기·RPC
  D-->>B: 지연·부분 실패·재시도 가능
  B-->>C: 응답 또는 오류(코드·상관 ID)

불변 조건(Invariant): 버퍼 경계, 프로토콜 상태, 트랜잭션 격리, FD 상한 등 단계별로 문장으로 적어 두면 디버깅 비용이 줄어듭니다.
결정성: 순수 층과 시간·네트워크·스케줄에 의존하는 층을 분리해야 테스트와 장애 분석이 쉬워집니다.
경계 비용: 직렬화, 인코딩, syscall 횟수, 락 경합, 할당·GC, 캐시 미스를 의심 목록에 둡니다.
백프레셔: 생산자가 소비자보다 빠를 때 버퍼·큐·스트림에서 속도를 줄이는 신호를 어디에 둘지 정의합니다.

프로덕션 운영 패턴

영역	운영 관점 질문
관측성	요청 단위 상관 ID, 에러율·지연 p95/p99, 의존성 타임아웃·재시도가 대시보드에 보이는가
안전성	입력 검증·권한·비밀·감사 로그가 코드 경로마다 일관적인가
신뢰성	재시도는 멱등 연산에만 적용되는가, 서킷 브레이커·백오프·DLQ가 있는가
성능	캐시·배치 크기·커넥션 풀·인덱스·백프레셔가 데이터 규모에 맞는가
배포	롤백 룬북, 카나리/블루그린, 마이그레이션·피처 플래그가 문서화되어 있는가
용량	피크 트래픽·디스크·FD·스레드 풀 상한을 주기적으로 검증하는가

스테이징은 데이터 양·네트워크 RTT·동시성을 프로덕션에 가깝게 맞출수록 재현율이 올라갑니다.

확장 예시: 엔드투엔드 미니 시나리오

앞선 본문 주제(「C++ State Pattern 완벽 가이드 | 상태 기계와 동작 캡슐화」)를 배포·운영 흐름에 맞춰 옮긴 체크리스트입니다. 도메인에 맞게 단계 이름만 바꿔 적용할 수 있습니다.

입력 계약 고정: 스키마·버전·최대 페이로드·타임아웃·에러 코드를 경계에 둔다.
핵심 경로 계측: 요청 ID, 단계별 지연, 외부 호출 결과 코드를 로그·메트릭·트레이스에서 한 흐름으로 본다.
실패 주입: 의존성 타임아웃·5xx·부분 데이터·락 대기를 스테이징에서 재현한다.
호환·롤백: 설정/마이그레이션/클라이언트 버전을 되돌릴 수 있는지 확인한다.
부하 후 검증: 피크 대비 p95/p99, 에러율, 리소스 상한, 알림 임계값을 점검한다.

handle(request):
  ctx = newCorrelationId()
  validated = validateSchema(request)
  authorize(validated, ctx)
  result = domainCore(validated)
  persistOrEmit(result, idempotentKey)
  recordMetrics(ctx, latency, outcome)
  return result

문제 해결(Troubleshooting)

증상	가능 원인	조치
간헐적 실패	레이스, 타임아웃, 외부 의존성, DNS	최소 재현 스크립트, 분산 트레이스·로그 상관관계, 재시도·서킷 설정 점검
성능 저하	N+1, 동기 I/O, 락 경합, 과도한 직렬화, 캐시 미스	프로파일러·APM으로 핫스팟 확인 후 한 가지씩 제거
메모리 증가	캐시 무제한, 구독/리스너 누수, 대용량 버퍼, 커넥션 미반납	상한·TTL·힙/FD 스냅샷 비교
빌드·배포만 실패	환경 변수, 권한, 플랫폼 차이, lockfile	CI 로그와 로컬 diff, 런타임·이미지 버전 핀
설정 불일치	프로필·시크릿·기본값, 리전	스키마 검증된 설정 단일 소스와 배포 매트릭스 표준화
데이터 불일치	비멱등 재시도, 부분 쓰기, 캐시 무효화 누락	멱등 키·아웃박스·트랜잭션 경계 재검토

권장 순서: (1) 최소 재현 (2) 최근 변경 범위 축소 (3) 환경·의존성 차이 (4) 관측으로 가설 검증 (5) 수정 후 회귀·부하 테스트.

배포 전에는 git add → git commit → git push 후 npm run deploy 순서를 권장합니다.

이 글에서 다루는 키워드 (관련 검색어)

C++, state, pattern, fsm, state-machine, behavior 등으로 검색하시면 이 글이 도움이 됩니다.

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