Question

我只是想知道是否有人知道互联网上用于开发状态机的一些好教程。还是电子书？

我正在开始处理状态机，只需要一些通用的东西让我开始。

Answer 1

如果使用函数指针，状态机在C中非常简单。

基本上你需要2个数组 - 一个用于状态函数指针，一个用于状态转换规则。每个状态函数都返回代码，您按状态查找状态转换表并返回代码以查找下一个状态，然后执行它。

int entry_state(void);
int foo_state(void);
int bar_state(void);
int exit_state(void);

/* array and enum below must be in sync! */
int (* state[])(void) = { entry_state, foo_state, bar_state, exit_state};
enum state_codes { entry, foo, bar, end};

enum ret_codes { ok, fail, repeat};
struct transition {
    enum state_codes src_state;
    enum ret_codes   ret_code;
    enum state_codes dst_state;
};
/* transitions from end state aren't needed */
struct transition state_transitions[] = {
    {entry, ok,     foo},
    {entry, fail,   end},
    {foo,   ok,     bar},
    {foo,   fail,   end},
    {foo,   repeat, foo},
    {bar,   ok,     end},
    {bar,   fail,   end},
    {bar,   repeat, foo}};

#define EXIT_STATE end
#define ENTRY_STATE entry

int main(int argc, char *argv[]) {
    enum state_codes cur_state = ENTRY_STATE;
    enum ret_codes rc;
    int (* state_fun)(void);

    for (;;) {
        state_fun = state[cur_state];
        rc = state_fun();
        if (EXIT_STATE == cur_state)
            break;
        cur_state = lookup_transitions(cur_state, rc);
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

我没有放lookup_transition()函数，因为它很简单。

这就是我多年来使用机器的方式。

Answer 2

我更喜欢在巨大的switch语句中使用函数指针，但与qrdl's answer相反，我通常不使用显式返回码或转换表。

此外，在大多数情况下，您需要一种机制来传递其他数据。这是一个示例状态机：

#include <stdio.h>

struct state;
typedef void state_fn(struct state *);

struct state
{
    state_fn * next;
    int i; // data
};

state_fn foo, bar;

void foo(struct state * state)
{
    printf("%s %i\n", __func__, ++state->i);
    state->next = bar;
}

void bar(struct state * state)
{
    printf("%s %i\n", __func__, ++state->i);
    state->next = state->i < 10 ? foo : 0;
}

int main(void)
{
    struct state state = { foo, 0 };
    while(state.next) state.next(&state);
}

Answer 3

状态机本身并不需要解释甚至使用教程。我建议您查看数据以及如何解析数据。

例如，我必须解析Near Space balloon flight computer的数据协议，它以特定格式（二进制）将数据存储在SD卡上，需要将其解析为逗号分隔文件。使用状态机是最有意义的，因为根据下一部分信息我们需要改变我们正在解析的内容。

代码使用C ++编写，可以ParseFCU使用。如您所见，它首先检测我们正在解析的版本，并从那里进入两个不同的状态机。

它以已知良好的状态进入状态机，此时我们开始解析，并且根据我们遇到的字符，我们要么继续前进到下一个状态，要么返回到先前的状态。这基本上允许代码自我适应数据的存储方式，甚至是否存在某些数据。

在我的示例中，GPS字符串不是飞行计算机记录的要求，因此如果找到该单个日志写入的结束字节，则可以跳过GPS字符串的处理。

状态机很容易编写，一般来说我遵循它应该流动的规则。通过系统的输入应该从一个州到另一个州轻松流动。

Answer 4

不幸的是，状态机上的大多数文章都是为C ++或其他直接支持多态的语言编写的，因为很好地将FSM实现中的状态建模为派生自抽象状态类的类。

但是，使用switch语句将事件分配到状态（对于简单的FSM，它们几乎是代码）或使用表将事件映射到状态转换，在C中实现状态机非常容易。

这里有一些关于C语言状态机基本框架的简单但不错的文章：

修改：网站“维护时”，网站存档链接：

switch基于语句的状态机通常使用一组宏来“隐藏”switch语句的机制（或使用一组if / then / else语句而不是switch）并使用“FSM语言”来描述C源中的状态机。我个人更喜欢基于表格的方法，但这些方法确实具有优点，被广泛使用，并且对于更简单的FSM尤其有效。

Steve Rabin在"Game Programming Gems" Chapter 3.0 (Designing a General Robust AI Engine)中概述了一个这样的框架。

这里讨论一组类似的宏：

https://contrarymotion.net/2008/02/12/some-code-snippets-for-a-simple-c-state-machine/

如果您对C ++状态机实现也感兴趣，还可以找到更多内容。如果你有兴趣，我会发布指针。

Answer 5

Real-Time Object-Oriented Modeling太棒了（1994年出版，现在售价仅为81美分，加上运费3.99美元）。

Answer 6

这就是你需要知道的全部。

int state = 0;
while (state < 3)
{
    switch (state)
    {
        case 0:
            // Do State 0 Stuff
            if (should_go_to_next_state)
            {
                state++;
            }
            break;
        case 1:
            // Do State 1 Stuff    
            if (should_go_back) 
            {
                state--;
            }    
            else if (should_go_to_next_state) 
            {
                state++;
            }
            break;
        case 2:
            // Do State 2 Stuff    
            if (should_go_back_two) 
            {
                state -= 2;
            }    
            else if (should_go_to_next_state) 
            {
                state++;
            }
            break;
        default:
            break;
    }
}

Answer 7

在C中学习手工制作状态机有很多教训，但是我还建议使用Ragel状态机编译器：

http://www.complang.org/ragel/

它有非常简单的方法来定义状态机，然后你可以生成图形，生成不同风格的代码（表驱动，转到驱动），如果你想要分析代码，等等。它的功能强大，可以是用于各种协议的生产代码。

Answer 8

对于复杂问题，状态机可能非常复杂。它们也会受到意外错误的影响。如果有人遇到错误或需要在将来更改逻辑，他们可能会变成一场噩梦。如果没有状态图，它们也很难跟踪和调试。结构化编程要好得多（例如，您可能不会在主线级别使用状态机）。即使在中断上下文（通常使用状态机）的情况下，也可以使用结构化编程。请参阅codeproject.com上的这篇文章"Macros to simulate multi-tasking/blocking code at interrupt level"。

状态机教程

8 个答案: