有限狀態(tài)機的C語言實現(xiàn)

它把復雜的控制邏輯分解成有限個穩(wěn)定狀態(tài)，在每個狀態(tài)上判斷事件，依據(jù)判斷進入下一個狀態(tài)，變連續(xù)處理為離散數(shù)字處理，符合計算機的工作特點。同時，因為有限狀態(tài)機具有有限個狀態(tài)，所以可以在實際的工程上實現(xiàn)。但這并不意味著其只能進行有限次的處理，相反，有限狀態(tài)機是閉環(huán)系統(tǒng)，有限無窮，可以用有限的狀態(tài)，處理無窮的事務。

有限狀態(tài)機的思想為我們編寫狀態(tài)較為復雜的程序提供了很方便的解決方案。例如通過代碼來反應小車的運動，首先小車啟動是一個加速的狀態(tài)，然后小車勻速運動一段距離是一個勻速的狀態(tài)，最后小車停下來又是一個減速的狀態(tài)。這就可以將這三個狀態(tài)反應到代碼上:

    enum
    {
        WATING,                //等待啟動        
        STRAT,                //啟動
        CONSTANT,            //勻速
        BRAKE，                //剎車        
    }CarState = WATING;        //初始狀態(tài)為啟動

    STATE_UPDATE()
    {
        switch(CarState)
        {
            case WATING:
                if(收到啟動指令)
                {
                    CarState = START;
                }
                break;
            case START:
                velocity += delt_vel;
                if(velocity == 勻速行駛的速度)
                {
                    CarState = CONSTANT；   
                }
                break；
            case CONSTANT:
                distance += delt_distance;
                if(distance == 設(shè)定的勻速前進距離)
                {
                    CarState = BRAKE；
                }
                break；
            case BRAKE:
                velocity -= delt_vel;
                if(velocity == 0)
                {
                    CarState = WAITING;   
                }
        }   
    }

上面的代碼就是通過switch——break結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了簡單的狀態(tài)機。這種方式簡單小巧，也較為原始，在實際工程的運用中，狀態(tài)復雜難以維護。

因此維護一個二維狀態(tài)表，橫坐標表示當前狀態(tài)，縱坐標表示輸入，表中一個元素存儲下一個狀態(tài)和對應的操作。這樣通過狀態(tài)表來引導狀態(tài)切換，維護時狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換更為清晰。下面的例程就是通過建立了2*2的狀態(tài)表來實現(xiàn)不同狀態(tài)的切換。

    char str[128] = "   ./a.out 100   200   ";
    int argc;
    char * argv[16];

    int i = 0;
    void act_save(void)
    {
        argv[argc++] = str + i;
    }

    void act_end(void)
    {
        str[ i] = '\0';
    }

    void act_null(void)
    {

    }

    int state_trans_table[2][2] =
    {
        { 0, 1 },
        { 0, 1 }
    };


    void (*act_table[2][2])(void) =
    {
        { act_null, act_save },
        { act_end, act_null }
    };

    int get_input_type(char c)
    {
        if (str[ i] == ' ')
            return 0;
        if (str[ i] != ' ')
            return 1;
        return 0;
    }

    void fsm(void)
    {
        int state = 0;
        int input = 0;

        while (str[ i])
        {
            /* get input char type 獲取目前所在狀態(tài)*/
            input = get_input_type(str[ i]);

            /* call action 執(zhí)行該狀態(tài)下的動作*/
            act_table[state][input]();
            
            /* transfer to next state 判斷下個狀態(tài)*/
            state = state_trans_table[state][input];

            /* get next input */
            i++;
        }
     
        return;
    }

    int main(void)
    {
        int i = 0;

        fsm();

        printf("argc = %d \n", argc);
        for (i = 0; i < argc; i++)
            printf("argv[%d] = %s \n", i, argv[ i]);

        return 0;
    }

在這個例程中還涉及到了基礎(chǔ)地函數(shù)指針的使用，這個函數(shù)指針時很靈活有趣的，調(diào)用它可以非常方便地實現(xiàn)不同功能地觸發(fā)。

這兩個例程介紹了有限狀態(tài)機的兩種簡單的實現(xiàn)方法，隨著代碼復雜度的提高，狀態(tài)機思想一定會應用到更多方面。