基于函数指针的状态机c语言实现（简单易懂）0 前言1 举例与分析2 编程2验证3 整体代码

80 阅读 0 评论 53 点赞

我是靠谱客的博主发嗲玉米，最近开发中收集的这篇文章主要介绍基于函数指针的状态机c语言实现（简单易懂）0 前言1 举例与分析2 编程2验证3 整体代码，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

0 前言

由于项目所需，需要一个状态机进行状态的判定，之前一直使用if else 和switch case 的方式。虽说能用，但是修改和添加会比较麻烦。所以就想照着网上别人的例子来写一个。但是网上的代码要么写得太好，要么功能不全。所以我就自己琢磨这写一个简单一点的教程，希望能帮到你。

这里关于状态机就不介绍了，直入主题。

1 举例与分析

这里有一个简单的状态图

在这里插入图片描述

图中共有3种元素，状态、箭头（可行方向）、转移条件。

其中，1、2、3、4为状态。箭头为可行方向，箭头上的语句为转移条件（x，y为外部传入变量）。比如，系统状态要从状态1要变成状态2，需要满足x==y的条件。

我们将当前状态—转移条件—下一个状态定义为一个规则，如图共有5个规则，分别为：

 1--->(x==y)--->2  2--->(x>y)--->3  3--->(x==y)--->4   4--->(x<y)--->1   1--->(x>y)--->3

那么当满足规则的时候，状态便转移到下一个状态。

2 编程

（1）定义状态变量
这里使用枚举类型，图中有4个状态，因此

typedef enum {
    state_1 = 1,
    state_2,
    state_3,
    state_4
}State;

（2）定义规则结构体
包含当前状态、下一个状态、转移条件

typedef struct {
    State cur_state;//当前状态
    State next_state;//下个状态
    bool (*trans_function)(void);//转移函数  此处使用函数指针 在初始化时需要绑定具体函数如:  bool test(void)
 }State_Rule;

（3）定义具体的每一条转移函数
根据箭头上的转移条件进行编写

bool trans_1to2(void)
{
    return (x == y);
}

bool trans_1to3(void)
{
    return (x > y);
}

bool trans_2to3(void)
{
    return (x > y);
}

bool trans_3to4(void)
{
    return (x == y);   
}

bool trans_4to1(void)
{
    return (x < y);
}

（4）规则表初始化
有几条规则就定义几个，使用数组方便后续遍历

State_Rule state_rule[] = {
       {state_1,state_2,trans_1to2},
       {state_2,state_3,trans_2to3},
       {state_3,state_4,trans_3to4},
       {state_4,state_1,trans_4to1},
       {state_1,state_3,trans_1to3}
};

（5）状态机运行函数

void fsm_run(State *cur_state)//传入当前状态，因为需要对其进行修改，所以传变量指针
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        if ((state_rule[i].cur_state == *cur_state) && (state_rule[i].trans_function() == true))//当前状态相等并且转移条件为真
        {
            //这里可以添加自己需要执行的代码
            *cur_state = state_rule[i].next_state;//转移为下一个状态
        }
    }
}

2验证

为了验证我们的代码是否成功，我们假设初始状态为state_1，定义变量x和y。其中y=5，x从1增加到10，再从10减小到1。
在这里插入图片描述

根据规则，我们先理清转移过程：当x=5时（x=y），系统状态从1变成2；当x=6时(x>y)，系统状态从2变成3；然后再次当x=5时（x=y），系统状态从3变成4,；当x=4时(x<y)，系统状态从4变成1。

int x;
int y = 5;
int main(void) {
    State state = state_1;
    for (x = 1; x < 10; x++)
    {
        fsm_run(&state);
        printf("当前 x的值为：%d,状态：%drn", x,state);
    }  
    for (x = 10; x > 0; x--)
    {
        fsm_run(&state);
        printf("当前 x的值为：%d,状态：%drn", x,state);
    }  
    while (1);
}

在这里插入图片描述

运行结果如图，符合构想。nice！（c语言运行软件很多，这里用的vs2019）

3 整体代码

/*state.c*/
#include <stdio.h>
int x;
int y = 5;
typedef enum {
    state_1 = 1,
    state_2,
    state_3,
    state_4
}State;

bool trans_1to2(void)
{
    return (x == y);
}

bool trans_1to3(void)
{
    return (x > y);
}

bool trans_2to3(void)
{
    return (x > y);
}

bool trans_3to4(void)
{
    return (x == y);   
}

bool trans_4to1(void)
{
    return (x < y);
}

typedef struct {
    State cur_state;//当前状态
    State next_state;//下个状态
    bool (*trans_function)(void);//转移函数  此处使用函数指针 在初始化时需要指向具体函数如:  bool test(void)
 }State_Rule;

State_Rule state_rule[] = {
       {state_1,state_2,trans_1to2},
       {state_2,state_3,trans_2to3},
       {state_3,state_4,trans_3to4},
       {state_4,state_1,trans_4to1},
       {state_1,state_3,trans_1to3}
};

void fsm_run(State *cur_state)//传入当前状态，因为需要对其进行修改，所以传变量指针
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)//遍历所有规则
    {
        if ((state_rule[i].cur_state == *cur_state) && (state_rule[i].trans_function() == true))//当前状态相等并且转移条件为真
        {
            //这里可以添加自己需要执行的代码
            *cur_state = state_rule[i].next_state;//转移为下一个状态
        }
    }
}

int main(void) {
    State state = state_1;

    for (x = 1; x < 10; x++)
    {
        fsm_run(&state);
        printf("当前 x的值为：%d,状态：%drn", x,state);
    }
    
    for (x = 10; x > 0; x--)
    {
        fsm_run(&state);
        printf("当前 x的值为：%d,状态：%drn", x,state);
    }
    while (1);

}