之前寫過一篇狀態機的實用文章，很多朋友說有幾個地方有點難度不易理解，今天給大家換種簡單寫法，使用函數指針的方法實現狀態機。

[[442452]]

狀態機簡介

有限狀態機FSM是有限個狀態及在這些狀態之間的轉移和動作等行為的數學模型，是一種邏輯單元內部的高效編程方法，可以根據不同狀態或者消息類型進行相應的處理邏輯，使得程序邏輯清晰易懂。

函數指針實現FSM

使用函數指針實現FSM可以分為3個步驟

1. 建立相應的狀態表和動作查詢表
2. 根據狀態表、事件、動作表定位相應的動作處理函數
3. 執行完成后再進行狀態的切換

代碼實現步驟

定義狀態數據的枚舉類型

typedef enum { 
  state_1=1, 
  state_2, 
  state_3, 
  state_4 
}State; 

定義事件的枚舉類型

typedef enum{ 
  event_1=1, 
  event_2, 
  event_3, 
  event_4, 
  event_5 
}EventID; 

定義狀態表的數據類型

typedef struct 
{ 
    int event;   //事件 
    int CurState;  //當前狀態 
    void (*eventActFun)();  //函數指針 
    int NextState;  //下一個狀態 
}StateTable; 

定義處理函數及建立狀態表

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[] = 
{ 
    //{到來的事件，當前的狀態，將要要執行的函數，下一個狀態} 
    { 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 
}; 

狀態機類型，及狀態機接口函數

/*狀態機類型*/ 
typedef struct { 
    int curState;//當前狀態 
    StateTable * stateTable;//狀態表 
    int size;//表的項數 
}fsmType; 
 
/*狀態機注冊,給它一個狀態表*/ 
void fsmRegist(fsmType* pFsm, StateTable* pTable) 
{ 
    pFsm->stateTable = pTable; 
} 
 
/*狀態遷移*/ 
void fsmStateTransfer(fsmType* pFsm, int state) 
{ 
    pFsm->curState = state; 
} 
 
/*事件處理*/ 
void fsmEventHandle(fsmType* pFsm, int event) 
{ 
    StateTable* pActTable = pFsm->stateTable; 
    void (*eventActFun)() = NULL;  //函數指針初始化為空 
    int NextState; 
    int CurState = pFsm->curState; 
    int maxNum = pFsm->size; 
    int flag = 0; //標識是否滿足條件 
 
    /*獲取當前動作函數*/ 
    for (int i = 0; i<maxNum; i++) 
    { 
        //當且僅當當前狀態下來個指定的事件，我才執行它 
        if (event == pActTable[i].event && CurState == pActTable[i].CurState) 
        { 
            flag = 1; 
            eventActFun = pActTable[i].eventActFun; 
            NextState = pActTable[i].NextState; 
            break; 
        } 
    } 
 
 
    if (flag) //如果滿足條件了 
    { 
        /*動作執行*/ 
        if (eventActFun) 
        { 
            eventActFun(); 
        } 
 
        //跳轉到下一個狀態 
        fsmStateTransfer(pFsm, NextState); 
    } 
    else 
    { 
        printf("there is no match\n"); 
    } 
} 

附代碼

代碼直接復制過去就行啦，本想打包的，太麻煩了。

測試程序

//編譯器：http://www.dooccn.com/cpp/ 
//來源：技術讓夢想更偉大 
//作者：李肖遙 
#include <stdio.h> 
 
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;  //當前狀態 
    void (*eventActFun)();  //函數指針 
    int NextState;  //下一個狀態 
}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[] = 
{ 
    //{到來的事件，當前的狀態，將要要執行的函數，下一個狀態} 
    { 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 
}; 
 
/*狀態機類型*/ 
typedef struct { 
    int curState;//當前狀態 
    StateTable * stateTable;//狀態表 
    int size;//表的項數 
}fsmType; 
 
/*狀態機注冊,給它一個狀態表*/ 
void fsmRegist(fsmType* pFsm, StateTable* pTable) 
{ 
    pFsm->stateTable = pTable; 
} 
 
/*狀態遷移*/ 
void fsmStateTransfer(fsmType* pFsm, int state) 
{ 
    pFsm->curState = state; 
} 
 
/*事件處理*/ 
void fsmEventHandle(fsmType* pFsm, int event) 
{ 
    StateTable* pActTable = pFsm->stateTable; 
    void (*eventActFun)() = NULL;  //函數指針初始化為空 
    int NextState; 
    int CurState = pFsm->curState; 
    int maxNum = pFsm->size; 
    int flag = 0; //標識是否滿足條件 
 
    /*獲取當前動作函數*/ 
    for (int i = 0; i<maxNum; i++) 
    { 
        //當且僅當當前狀態下來個指定的事件，我才執行它 
        if (event == pActTable[i].event && CurState == pActTable[i].CurState) 
        { 
            flag = 1; 
            eventActFun = pActTable[i].eventActFun; 
            NextState = pActTable[i].NextState; 
            break; 
        } 
    } 
 
 
    if (flag) //如果滿足條件了 
    { 
        /*動作執行*/ 
        if (eventActFun) 
        { 
            eventActFun(); 
        } 
 
        //跳轉到下一個狀態 
        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; 
} 

編譯結果

總結

使用函數指針實現的FSM的過程還是比較費時費力的，但是這一切相對一大堆的if/else、switch/case來說都是值得的，當你的程序規模變得越來越大的時候，基于這種表結構的狀態機，維護程序起來會清晰很多。