状态模式(状态机)

以前写状态机，比较常用的方式是用 if-else 或 switch-case，高级的一点是函数指针列表。最近，看了一文章《c语言设计模式–状态模式(状态机)》（来源：embed linux share，作者：亚索老哥）），原来状态机还可以这么简单地玩~~

亚索老哥提出的状态机六步法

(1)、定义状态接口
(2)、定义系统当前状态指针
(3)、定义具体状态，根据状态迁移图来实现具体功能和状态切换
(4)、定义主程序上下文操作接口
(6)、主程序通过上下文操作接口来控制系统当前状态的变化

亚索老哥的状态机例程

场景:

• 设计一个简单的MP3播放器，要求两个按键(播放/暂停、停止)分别控制MP3的播放/停止功能

按键功能：

• [play/pause] 播放/暂停
• [stop] 停止

状态迁移图：

#include <stdio.h>

/***********************************************
1、定义状态接口，以MP3的状态接口为例，每种状态下都可能发生
两种按键动作。
************************************************/

typedef struct State{
    void (* stop)();
    void (* palyOrPause)();
}State;


/***********************************************
2、定义系统当前状态指针，保存系统的当前状态
************************************************/

State * pCurrentState;


/***********************************************
3、定义具体状态，根据状态迁移图来实现具体功能和状态切换。
************************************************/

void ignore();
void startPlay();
void stopPlay();
void pausePlay();
void resumePlay();

//空闲状态时，stop键操作无效，play/pause会开始播放音乐
State IDLE = {
        ignore,
        startPlay
};

//播放状态时，stop键会停止播放音乐，play/pause会暂停播放音乐
State PLAY = {
        stopPlay,
        pausePlay
};

//暂停状态时，stop键会停止播放音乐，play/pause会恢复播放音乐
State PAUSE = {
        stopPlay,
        resumePlay
};

void ignore()
{
    //空函数，不进行操作
}

void startPlay()
{
    //实现具体功能
    printf("开始播放音乐\n");
    //进入播放状态
    pCurrentState = &PLAY;
}
void stopPlay()
{
    //实现具体功能
    printf("停止播放音乐\n");
    //进入空闲状态
    pCurrentState = &IDLE;
}

void pausePlay()
{
    //实现具体功能
    printf("暂停播放音乐\n");
    //进入暂停状态
    pCurrentState = &PAUSE;
}

void resumePlay()
{
    //实现具体功能
    printf("恢复播放音乐\n");
    //进入播放状态
    pCurrentState = &PLAY;
}


/***********************************************
4、定义主程序上下文操作接口，主程序只关心当前状态，不关心状态之间
是怎么变化的。
************************************************/

void onStop();
void onPlayOrPause();

State context = {
        onStop,
        onPlayOrPause
};

void onStop(State *pThis)
{
    pCurrentState->stop(pThis);
}

void onPlayOrPause(State *pThis)
{
    pCurrentState->palyOrPause(pThis);
}


/***********************************************
5、初始化系统当前状态指针，其实就是指定系统的起始状态
************************************************/

void init()
{
    pCurrentState = &IDLE;
}

/***********************************************
6、主程序通过上下文操作接口来控制系统当前状态的变化
************************************************/
void main()
{
    init();
    context.palyOrPause();//播放
    context.palyOrPause();//暂停
    context.palyOrPause();//播放
    context.stop();//停止
}

模拟一个状态机

TODO

小结

亚索老哥的状态机六步法，有许多优点，还是借用原话：

• 代码结构要更加清晰，避免了过多的switch…case或者if…else语句 的使用。
• 很好地体现了开闭原则和单一职责原则，每个状态都是一个子结构体，你要增加状态就要增加子结构体，你要修改状态，你只修改一个子结构体就可以了。
• 封装性非常好，状态变换放置到子结构体的内部来实现，外部的调用不用知道子结构体的内部如何实现状态和行为的变换。