C語言狀態機器模板

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前言

上一篇我的部落格中探討了一種非swtich-case結構的狀態機器寫法，但是個人感覺寫起來比較麻煩，如果增加一個狀態，需要手動地在函數指標數組中添加相應的功能函數，而且狀態函數的也必須寫在函數指標數組前面導致代碼結構較差，如果寫在後面，又要在前面聲明，就更麻煩了，總之，不易維護，想到Adam Dunkels在LwIP中逆天的宏定義用法，使得代碼有自動更新的功能，於是也嘗試著套用下其寫法，現在這段代碼更易維護，可做模板使用。

實現

還是上一篇部落格的例子，只是多了些宏定義，這次先定義個狀態列表：

#define STATE_LIST(_) _(init)_(count)_(done)_(dft)

可能你覺得奇怪，那麼先別急，看下一段定義：

#define DEFINE_STATE(state) State##_##state,enum States {    STATE_LIST(DEFINE_STATE)    State_Nums};#undef DEFINE_STATE

對於初學者可能已經暈了，其實你只需記住宏就是替換，就能理解，下面我先展開States中第一層(注意逗號不可少)：

enum States {    DEFINE_STATE(init)，    DEFINE_STATE(count)，    DEFINE_STATE(done)，    DEFINE_STATE(dft)，    State_Nums};

接下來根據DEFINE_STATE展開宏(##起串連Token的作用)，則有：

enum States {    State_init，    State_count，    State_stop，    State_dft，    State_Nums};

這樣我們得到了一個完整的狀態枚舉，運用此方法可聲明狀態函數，並將聲明的狀態函數存入函數指標數組中，你的狀態函數也不會有位置限制，完整代碼如下：

#include<stdio.h>typedef unsigned char State;typedef State(*Procedure)(void *);//狀態列表，狀態增減只在此處按格式寫入#define STATE_LIST(_) _(init)_(count)_(done)_(dft)#define Step_NULL ((void *)0)//狀態執行函式宣告，你的函數必須遵循如Step_init的格式//並必須返回下一狀態如State_init#define STATEMENT_STEP(state) State Step##_##state(void * arg);STATE_LIST(STATEMENT_STEP)#undef STATEMENT_STEP//狀態枚舉#define DEFINE_STATE(state) State##_##state,enum States {    STATE_LIST(DEFINE_STATE)    State_Nums};#undef DEFINE_STATE//狀態執行函數尋找表#define STATE_PROCEDURE(State) Step##_##State,Procedure Steps[] = {    STATE_LIST(STATE_PROCEDURE)    Step_NULL};#undef STATE_PROCEDUREtypedef struct _SM_VAR  //對狀態機器參數封裝{    int cnt;}SM_VAR;void BestStateMachine(void * invar){    static State NS = State_init; //定義下一狀態    NS = Steps[NS](invar);}int main(void){    SM_VAR var;    int i;    for (i = 0; i <= 8; i++){        BestStateMachine(&var);    }    return 0;}State Step_init(void * arg)//初始化{    SM_VAR *p = (SM_VAR *)arg;    p->cnt = 0;    printf("CS:init ;cnt=%d;NS:count\n", p->cnt);    return State_count;}State Step_count(void * arg)//計數{    SM_VAR *p = (SM_VAR *)arg;    if (p->cnt < 3){        p->cnt += 1;        printf("CS:count;cnt=%d;NS:count\n", p->cnt);        return State_count;    }    else{        printf("CS:count;cnt=%d;NS:done\n", p->cnt);        return State_done;    }}State Step_done(void * arg)//計數完成{    SM_VAR *p = (SM_VAR *)arg;    printf("CS:done ;cnt=%d;NS:init\n", p->cnt);    return State_init;}State Step_dft(void * arg)//錯誤過程{    SM_VAR *p = (SM_VAR *)arg;    printf("Wrong State\n");    return State_init;}

在VS2013調試，輸出結果和上一篇部落格一樣，你現在一定會發現代碼修改變得異常簡單，你只需在STATE_LIST定中增減狀態，宏就會幫你完成後面一切，而且你的狀態函數可以放在任意位置，唯一需要注意的是函數名必須遵循定義個格式，且狀態引用名也必須遵循定義個格式，不過既然是模板就有相應格式，遵循即可。

總結

不多說了，由此模板，狀態機器編寫變得異常簡單，你可以將注意完全轉移到狀態機器的運行，而不必考慮其他的事。郵箱：[email protected] 唐童鞋^_^

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