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关于状态机,基础的知识点可以自行理解,讲解的很多,这里主要是想写一个有限状态机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......
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。
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)。
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IDState 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 < pSM->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\r\n", pSM->state,evt);return;}pSM->state = pTrans->nextState;Action act = pTrans->action;if (act == NULL) {xil_printf( "change state to %s. No action\r\n",pSM->state);return;}act(&evt);
}
最后我模拟一些随机事件,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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