技术系列之状态机（二） -优快云博客

本文继续探讨状态机的设计，重点介绍面向过程的层次状态机实现。层次状态机通过FSM_STATE结构增加了parent和default_child字段，用于处理事件。在事件处理算法中，它遍历当前状态及其祖先状态寻找匹配事件，并执行相应的exit_func和enter_func。文章提供了一个简单的状态机初始化和状态表示例，并预告了面向对象方式、状态机分析、回路检测及使用等内容。

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上接《系统设计之状态机（一）》
三、状态机实现
（2）面向过程方式
2、层次状态机模块实现。与常规状态机相比，它的FSM_STATE结构没有default_func,多了 FSM_STATE_ID parent; FSM_STATE_ID default_child;两个结构。状态机初始化的时候可以指定默认状态，为了防止指定的状态非叶结点，增加fsm_init方法。该状态机的事件处理算法简单描述如下：（1）首先在当前状态以及其祖先状态的状态事件表中搜索匹配事件，如果搜索到，保存操作以及目的状态标识；（2）在old栈中保存当前状态到根节点的路径，在new栈中保存目的状态到根节点的路径；（3）将old栈中的顶层元素依次与new栈的顶层元素匹配，如果匹配则都出栈，不匹配，停止；（4）当前的old栈中节点即为该事件导致的退出状态，从栈低扫描到栈顶，依次执行exit_func;（5）执行以前保存的操作；（6）扫描new栈，从栈顶到栈低依次执行enter_func；（7）最后检测目的状态是否是叶节点状态，否，则依次进入default_child节点，并执行enter_func。模块实现代码如下：

#define SINGLE_STATE_MAX_EVENT 10

#define STATE_TREE_DEPTH 10

typedef int FSM_EVENT_ID;

typedef struct event_param_st

{

FSM_EVENT_ID id;

union{

int i;

}data;

} FSM_EVENT;

typedef int FSM_STATE_ID;

typedef void ( * FSM_FUNC)(FSM_EVENT * );

typedef struct state_event_st

{

FSM_FUNC func;

FSM_EVENT_ID event;

FSM_STATE_ID state;

} FSM_STATE_EVENT;

typedef struct state_st

{

FSM_STATE_ID id;

char *name;

FSM_STATE_ID parent;

FSM_STATE_ID default_child;

FSM_FUNC enter_func;

FSM_FUNC exit_func;

FSM_STATE_EVENT event_table[SINGLE_STATE_MAX_EVENT];

} FSM_STATE;

typedef FSM_STATE STATE_TABLE[];

typedef FSM_STATE * PTR_STATE_TABLE;

#define END_EVENT_ID - 1

#define END_STATE_ID - 1

#define BEGIN_FSM_STATE_TABLE(state_stable) static STATE_TABLE state_stable = {

#define BEGIN_STATE(id,name,parent,default_child,enter_func,exit_func) {id,name,parent,default_child,enter_func,exit_func,{

#define STATE_EVENT_ITEM(func,event,state) {func,event,state},

#define END_STATE(id) {NULL,END_EVENT_ID,END_STATE_ID}}},

#define END_FSM_STATE_TABLE(state_stable) {END_STATE_ID,NULL,END_STATE_ID,END_STATE_ID,NULL,NULL,NULL}} ;

typedef struct fsm_st

{

FSM_STATE_ID state_id;

FSM_FUNC default_func;

PTR_STATE_TABLE state_tables;

} FSM;

void fsm_init(FSM & fsm)

{

FSM_STATE *state=&(fsm.state_tables[fsm.state_id]);

while(state->default_child!=END_STATE_ID)

{

state=&(fsm.state_tables[state->default_child]);

if(state->enter_func)

state->enter_func(NULL);

}

fsm.state_id=state->id;

}

void fsm_do_event(FSM & fsm, FSM_EVENT & event)

{

FSM_STATE *state;

FSM_STATE_ID state_id,old_state_id,new_state_id;

FSM_STATE_ID oldStack[STATE_TREE_DEPTH],newStack[STATE_TREE_DEPTH];

int old_cur=0,new_cur=0;

bool isMatch=false;

FSM_FUNC match_func=NULL;

int i=0;

state_id=old_state_id=fsm.state_id;

{

i=0;

state=&(fsm.state_tables[state_id]);

while(state->event_table[i].event!=END_EVENT_ID)

{

if(state->event_table[i].event==event.id)

{

isMatch=true;

match_func=state->event_table[i].func;

new_state_id=state->event_table[i].state;

break;

}

i++;

}

if(isMatch==false)

state_id=state->parent;

else

break;

}while(state->parent!=END_STATE_ID);

if(isMatch==false)

{

if(fsm.default_func)

fsm.default_func(&event);

return;

}

if(new_state_id==old_state_id)

{

if(match_func)

match_func(&event);

return;

}

state_id=old_state_id;

{

oldStack[old_cur++]=state_id;

state=&(fsm.state_tables[state_id]);

state_id=state->parent;

}while(state->parent!=END_STATE_ID);

state_id=new_state_id;

{

newStack[new_cur++]=state_id;

state=&(fsm.state_tables[state_id]);

state_id=state->parent;

}while(state->parent!=END_STATE_ID);

while(oldStack[old_cur-1]==newStack[new_cur-1])

{

old_cur--;

new_cur--;

}

for(i=0;i<old_cur;i++)

{

if(fsm.state_tables[oldStack[i]].exit_func)

fsm.state_tables[oldStack[i]].exit_func(&event);

}

if(match_func)

match_func(&event);

for(i=new_cur;i>0;i--)

{

if(fsm.state_tables[newStack[i-1]].enter_func)

fsm.state_tables[newStack[i-1]].enter_func(&event);

}

state=&(fsm.state_tables[new_state_id]);

while(state->default_child!=END_STATE_ID)

{

state=&(fsm.state_tables[state->default_child]);

if(state->enter_func)

state->enter_func(&event);

}

fsm.state_id=state->id;

}

使用举例，仅仅列举一个状态表和简单的状态机初始化，状态和事件应该为enum，当前使用数字，仅为了举例，操作的实现不在写出。

BEGIN_FSM_STATE_TABLE(my_state_table)

BEGIN_STATE( 0 , " first " ,END_STATE_ID, 2 ,enter_fsm,exit_fsm)

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 1 , 1 )

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 2 , 2 )

END_STATE( 0 )

BEGIN_STATE( 1 , " second " , 0 ,END_STATE_ID,enter_fsm,exit_fsm)

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 1 , 3 )

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 2 , 0 )

END_STATE( 1 )

BEGIN_STATE( 2 , " third " , 0 , 3 ,enter_fsm,exit_fsm)

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 1 , 0 )

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 2 , 1 )

END_STATE( 2 )

BEGIN_STATE( 3 , " third " , 2 ,END_STATE_ID,enter_fsm,exit_fsm)

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 1 , 4 )

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 2 , 1 )

END_STATE( 3 )

BEGIN_STATE( 4 , " third " , 2 ,END_STATE_ID,enter_fsm,exit_fsm)

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 1 , 2 )

STATE_EVENT_ITEM(func_fsm, 2 , 1 )

END_STATE( 4 )

END_FSM_STATE_TABLE(my_state_table)

FSM fsm = {0,default_fsm,my_state_table} ;

fsm_init(fsm);

FSM_EVENT event;

event.id = 1 ;

event.data.i = 1 ;

fsm_do_event(fsm,event);

后续提纲：
三、状态机实现
（3）面向对象方式常规&层次

四、状态机分析
五、状态机回路检测
六、状态机使用
另介绍boost中同步异步状态机

（本文首次发表于http://www.cppblog.com/CppExplore/archive/2008/01/30/42205.html）

技术系列之 状态机（二）

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