用函数指针来实现状态机

蔚落 2023-02-25 07:12 9阅读 0赞

状态机的基本实现手段是`switch case`语句，不过也可以用函数指针来实现。举例说明，这里有个`switch case` 实现的状态机。

# switch case 实现的状态机 #

int count = 0;
    
    typedef enum {
        
    	STATE1,
    	STATE2,
    	STATE3,
    }state_t;
    
    state_t state = STATE1;
    
    void state_machine(void) {
        
    	switch(state) {
        
    		case STATE1:
    			if(count > 3) {
         
    				state = STATE2; 
    			}
    			break;
    		case STATE2:
    			if(count > 10) {
         
    				state = STATE3; 
    			}
    			break;
    		case STATE3:
    			if(count > 100) {
         
    				state = STATE1; 
    			}
    			break;
    		default:
    			break;
    	}
    }
    
    int main(void) {
        
    	for(;count < 200; count++) {
        
    		state_machine();
    	}
    	return 0;
    }

# 函数指针实现的状态机 #

int count = 0;
    
    typedef void (*state_t)(void);
    
    void STATE1(void);
    void STATE2(void);
    void STATE3(void);
    
    state_t state = STATE1;
    
    void STATE1(void) {
        
    	if(count > 3) {
         
    		state = STATE2; 
    	}
    }
    
    void STATE2(void) {
        
    	if(count > 10) {
         
    		state = STATE3; 
    	}
    }
    
    void STATE3(void) {
        
    	if(count > 100) {
         
    		state = STATE1; 
    	}
    }
    
    int main(void) {
        
    	for(;count < 200; count++) {
        
    		state();
    	}
    	return 0;
    }

# 改动内容包括： #

*  状态枚举的定义变更为状态处理函数指针的定义。
 *  每一个`case`语句分离成为状态处理函数。
 *  调用状态机的地方直接调用状态处理函数指针。

# 函数指针实现状态机的好处： #

*  进入状态处理的时间是固定的，无论有几个状态。使用`switch case`实现时，`switch case`默认情况下与 `if else` 语句生成的代码一致，要依次进行判断，进入后面状态处理的时间要比进入前面状态处理的时间要长。
 *  每个状态一个函数，函数的块头比较小，特别是状态处理的内容比较多的时候，分离成函数比较好阅读。

# 函数指针实现状态机的坏处： #

*  如果状态处理的内容很少，而状态很多，那么会分离成好多很小的函数。

# 更多内容 #

可以参考设计模式中的[状态模式][Link 1]。

# 处理进入、退出状态 #

继续改造，加入处理事件的部分，这里仅给出进入、退出状态事件：

#include <stddef.h>
    
    int count;
    
    typedef enum {
        
    	EV_DO,
    	EV_ENTER,
    	EV_EXIT,
    }event_t;
    
    typedef void (*state_t)(event_t e);
    
    void trans(state_t next);
    void STATE1(event_t e);
    void STATE2(event_t e);
    void STATE3(event_t e);
    
    
    state_t state = NULL;
    
    void STATE1(event_t e)
    {
        
    	switch(e) {
        
    		case EV_DO:
    			if(count > 3) {
         
    				trans(STATE2); 
    			}
    			break;
    		case EV_ENTER:
    			count = 0;
    			break;
    		default:
    			break;
    	}
    }
    
    void STATE2(event_t e)
    {
        
    	switch(e) {
        
    		case EV_DO:
    			if(count > 10) {
         
    				trans(STATE3);  
    			}
    			break;
    		case EV_EXIT:
    			count = 1;
    			break;
    		default:
    			break;
    	}
    }
    
    void STATE3(event_t e)
    {
        
    	if(e == EV_DO) {
        
    		if(count > 5) {
         
    			trans(STATE1); 
    		}
    	}
    }
    
    void trans(state_t next)
    {
        
    	if(state) {
        
    		state(EV_EXIT);
    	}
    	state = next;
    	state(EV_ENTER);
    }
    
    int main(void) {
        
    	trans(STATE1);
    	for(;count < 200; count++) {
        
    		state(EV_DO);
    	}
    	return 0;
    }

[Link 1]: https://www.baidu.com/s?ie=UTF-8&wd=%E7%8A%B6%E6%80%81%E6%A8%A1%E5%BC%8F