基于C语言的状态机实现方案

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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