用函数指针来实现状态机

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​​。

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;
}