关于状态机,基础的知识点可以自行理解。本文主要讲解的是一个有限状态机fsm通用的写法,目的在于更好理解,移植,节省代码阅读与调试时间,体现出编程之美。
传统的实现方案:
if...else : 搞一大堆if else, 一个函数写很长很长......
swich...case : 也搞一大堆一个函数写很长很长......
下面,我们先来看看最近做的一个项目,无线通信协议实现的状态机是什么样子的:
有三种类型的事件:上层下达的命令事件;下层到达的标志和数据传输事件;超时定时器超时事件。有10种状态,关联性很大,复杂了吧,这要是各种if/else的要写到什么时候呢。
偷偷放一张讨论的图,乱七八糟形容很恰当。
在事件中判断状态,在状态中判断事件,横竖两种写法的代码都比较冗长,看起来呢也不大好,一旦增减,就又要动脑子重新梳理一遍,很累的。
怎么去写呢?其状态机原理:在根据当前状态(cur_state) 下,发生事件(event)后,转移到下一个状态号(nxt_state),决定执行的动作(action)。盗用一个图吧!
这里我们首先定义一个结构体如下:
typedef struct { state curstate;//当前状态 eventid eventid;//事件id state nextstate;//下个状态 action action;//具体表现}statetransform;
我们假设有3种状态,这里可以随意增加,状态枚举如下:
typedef enum { state_1=1, state_2, state_3}state;
我们假设有5个事件,也可以随意增加,事件id枚举如下:
typedef enum{ event_1=1, event_2, event_3, event_4, event_5}eventid;
将其封装起来在statemachine中:
typedef struct{ state state; int transnum; statetransform* transform;}statemachine;
具体流程:当前状态-有事件触发-跳到下个状态-具体表现,重构代码。
statetransform* findtranss(statemachine* psm, const eventid evt){ int i; for (i = 0; i transnum; i++) { if ((psm->transform[i].curstate == psm->state) && (psm->transform[i].eventid == evt)) { return &psm->transform[i]; } } return null;}
状态机实现如下:
void runstatemachine(statemachine* psm, eventid evt) { statetransform* ptrans; ptrans = findtranss(psm, evt); if (ptrans == null) { xil_printf( curstate= %s do not process enent: %s, psm->state,evt); return; } psm->state = ptrans->nextstate; action act = ptrans->action; if (act == null) { xil_printf( change state to %s. no action,psm->state); return; } act(&evt);}
最后,模拟一些随机事件,我们只需要弄清楚事件id,状态切换,具体表现就可以了,在代码中就是填写 statetran[] 这个表,一旦有增减事件,状态等等,也不需要再去使用switch/case,特费脑,其代码如下:
int run(){ statemachine statemachine; statemachine.state = state_1; statemachine.transnum = 7; statetransform statetran[] = { {state_1,event_3,state_2,f121}, {state_1,event_4,state_2,null}, {state_2,event_1,state_3,f231}, {state_2,event_4,state_2,f221}, {state_3,event_2,state_1,f311}, {state_3,event_3,state_2,f321}, {state_3,event_5,state_3,f331} }; statemachine.transform = statetran;
eventid inputevent[15] = { event_1, event_2, event_3, event_4, event_5, event_1, event_2, event_3, event_4, event_5, event_1, event_2, event_3, event_4, event_5 };
int i; for (i = 0; i < 15; i++) { runstatemachine(&statemachine, inputevent[i]); } return 0;}
最后运行结果如下:
总结:
状态机应用很广泛,也可以锻炼我们写代码的逻辑思维,看清问题的本质,写的代码才能赏心悦目,希望大家能够多多指点,找到编程的乐趣,欣赏到编程之美。
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