【编程之美】函数指针方法实现简单状态机(附代码)
李肖遥
共 2109字，需浏览 5分钟
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2020-10-16 13:53
ID：技术让梦想更伟大
作者：李肖遥
之前写过一篇状态机的实用文章，很多朋友说有几个地方有点难度不易理解，今天给大家换种简单写法，使用函数指针的方法实现状态机。
状态机简介
有限状态机FSM是有限个状态及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型，是一种逻辑单元内部的高效编程方法，可以根据不同状态或者消息类型进行相应的处理逻辑，使得程序逻辑清晰易懂。
函数指针实现FSM
使用函数指针实现FSM可以分为3个步骤
建立相应的状态表和动作查询表
根据状态表、事件、动作表定位相应的动作处理函数
执行完成后再进行状态的切换
代码实现步骤
定义状态数据的枚举类型
typedef enum {
state_1=1,
state_2,
state_3,
state_4
}State;
定义事件的枚举类型
typedef enum{
event_1=1,
event_2,
event_3,
event_4,
event_5
}EventID;
定义状态表的数据类型
typedef struct
{
int event; //事件
int CurState; //当前状态
void (*eventActFun)(); //函数指针
int NextState; //下一个状态
}StateTable;
定义处理函数及建立状态表
void f121()
{
printf("this is f121\n");
}
void f221()
{
printf("this is f221\n");
}
void f321()
{
printf("this is f321\n");
}
void f122()
{
printf("this is f122\n");
}
StateTable fTable[] =
{
//{到来的事件，当前的状态，将要要执行的函数，下一个状态}
{ event_1, state_1, f121, event_2 },
{ event_2, state_2, f221, event_3 },
{ event_3, state_3, f321, event_4 },
{ event_4, state_4, f122, event_1 },
//add your code here
};
状态机类型，及状态机接口函数
/*状态机类型*/
typedef struct {
int curState;//当前状态
StateTable * stateTable;//状态表
int size;//表的项数
}fsmType;
/*状态机注册,给它一个状态表*/
void fsmRegist(fsmType* pFsm, StateTable* pTable)
{
pFsm->stateTable = pTable;
}
/*状态迁移*/
void fsmStateTransfer(fsmType* pFsm, int state)
{
pFsm->curState = state;
}
/*事件处理*/
void fsmEventHandle(fsmType* pFsm, int event)
{
StateTable* pActTable = pFsm->stateTable;
void (*eventActFun)() = NULL; //函数指针初始化为空
int NextState;
int CurState = pFsm->curState;
int maxNum = pFsm->size;
int flag = 0; //标识是否满足条件
/*获取当前动作函数*/
for (int i = 0; i {
//当且仅当当前状态下来个指定的事件，我才执行它
if (event == pActTable[i].event && CurState == pActTable[i].CurState)
{
flag = 1;
eventActFun = pActTable[i].eventActFun;
NextState = pActTable[i].NextState;
break;
}
}
if (flag) //如果满足条件了
{
/*动作执行*/
if (eventActFun)
{
eventActFun();
}
//跳转到下一个状态
fsmStateTransfer(pFsm, NextState);
}
else
{
printf("there is no match\n");
}
}
附代码
代码直接复制过去就行啦，本想打包的，太麻烦了。
测试程序
//编译器：http://www.dooccn.com/cpp/
//来源：技术让梦想更伟大
//作者：李肖遥
#include
typedef enum {
state_1=1,
state_2,
state_3,
state_4
}State;
typedef enum{
event_1=1,
event_2,
event_3,
event_4,
event_5
}EventID;
typedef struct {
int event; //事件
int CurState; //当前状态
void (*eventActFun)(); //函数指针
int NextState; //下一个状态
}StateTable;
void f121()
{
printf("this is f121\n");
}
void f221()
{
printf("this is f221\n");
}
void f321()
{
printf("this is f321\n");
}
void f122()
{
printf("this is f122\n");
}
StateTable fTable[] =
{
//{到来的事件，当前的状态，将要要执行的函数，下一个状态}
{ event_1, state_1, f121, event_2 },
{ event_2, state_2, f221, event_3 },
{ event_3, state_3, f321, event_4 },
{ event_4, state_4, f122, event_1 },
//add your code here
};
/*状态机类型*/
typedef struct {
int curState;//当前状态
StateTable * stateTable;//状态表
int size;//表的项数
}fsmType;
/*状态机注册,给它一个状态表*/
void fsmRegist(fsmType* pFsm, StateTable* pTable)
{
pFsm->stateTable = pTable;
}
/*状态迁移*/
void fsmStateTransfer(fsmType* pFsm, int state)
{
pFsm->curState = state;
}
/*事件处理*/
void fsmEventHandle(fsmType* pFsm, int event)
{
StateTable* pActTable = pFsm->stateTable;
void (*eventActFun)() = NULL; //函数指针初始化为空
int NextState;
int CurState = pFsm->curState;
int maxNum = pFsm->size;
int flag = 0; //标识是否满足条件
/*获取当前动作函数*/
for (int i = 0; i {
//当且仅当当前状态下来个指定的事件，我才执行它
if (event == pActTable[i].event && CurState == pActTable[i].CurState)
{
flag = 1;
eventActFun = pActTable[i].eventActFun;
NextState = pActTable[i].NextState;
break;
}
}
if (flag) //如果满足条件了
{
/*动作执行*/
if (eventActFun)
{
eventActFun();
}
//跳转到下一个状态
fsmStateTransfer(pFsm, NextState);
}
else
{
printf("there is no match\n");
}
}
int main()
{
fsmType pType;
fsmRegist(&pType,fTable);
pType.curState = state_1;
pType.size = sizeof(fTable)/sizeof(StateTable);
printf("init state:%d\n\n",pType.curState);
fsmEventHandle(&pType,event_1);
printf("state:%d\n\n",pType.curState);
fsmEventHandle(&pType,event_2);
printf("state:%d\n\n",pType.curState);
fsmEventHandle(&pType,event_3);
printf("state:%d\n\n",pType.curState);
fsmEventHandle(&pType,event_4);
printf("state:%d\n\n",pType.curState);
fsmEventHandle(&pType,event_2);
printf("state:%d\n\n",pType.curState);
return 0;
}
编译结果
总结
使用函数指针实现的FSM的过程还是比较费时费力的，但是这一切相对一大堆的if/else、switch/case来说都是值得的，当你的程序规模变得越来越大的时候，基于这种表结构的状态机，维护程序起来会清晰很多。
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