Linux有限状态机FSM的理解与实现

　　

有限状态机(有限状态机)简称FSM,表示有限个状态及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型,在计算机领域有着广泛的应用.FSM是一种逻辑单元内部的一种高效编程方法,在服务器编程中,服务器可以根据不同状态或者消息类型进行相应的处理逻辑,使得程序逻辑清晰易懂。

　　

　　

处理程序语言或者自然语言的记号赋予器,自底向上解析语法的解析器,
　　各种通信协议发送方和接受方传递数据对消息处理,游戏AI等都有应用场景。

　　

状态机有以下几种实现方法,我将一一阐述它们的优缺点。

　　

<强>一、使用if/else if语句实现的FSM
　　强使用if/else if语句是实现的FSM最简单最易懂的方法,我们只需要通过大量的if/else if语句来判断状态值来执行相应的逻辑处理。

　　

看看下面的例子,我们使用了大量的if/else if语句实现了一个简单的状态机,做到了根据状态的不同执行相应的操作,并且实现了状态的跳转。

　　 　　//比如我们定义了小明一天的状态如下 　　枚举 　　{ 　　GET_UP, 　　GO_TO_SCHOOL, 　　HAVE_LUNCH, 　　GO_HOME, 　　DO_HOMEWORK, 　　睡眠, 　　}; 　　 　　 　　int main () 　　{ 　　int状态=GET_UP;//小明的一天 　　而(1) 　　{ 　　如果(状态==GET_UP) 　　{ 　　服饰();//具体调用的函数 　　状态=GO_TO_SCHOOL;//状态的转移 　　} 　　else if(国家==GO_TO_SCHOOL) 　　{ 　　Go2School (); 　　状态=HAVE_LUNCH; 　　} 　　else if(国家==HAVE_LUNCH) 　　{ 　　HaveLunch (); 　　} 　　… 　　else if(睡眠状态==) 　　{ 　　Go2Bed (); 　　状态=GET_UP; 　　} 　　} 　　 　　返回0; 　　} 　　 　　之前 　　 　　

看完上面的例子,大家有什么感受?是不是感觉程序虽然简单易懂,但是使用了大量的如果判断语句,使得代码很低端,同时代码膨胀的比较厉害。这个状态机的状态仅有几个,代码膨胀并不明显,但是如果我们需要处理的状态有数十个的话,该状态机的代码就不好读了

。 　　

<强>二、使用开关实现FSM
　　

　　

使用开关语句实现的FSM的结构变得更为清晰了,其缺点也是明显的:这种设计方法虽然简单,通过一大堆判断来处理,适合小规模的状态切换流程,但如果规模扩大难以扩展和维护。

　　 　　 　　int main () 　　{ 　　int状态=GET_UP;//小明的一天 　　而(1) 　　{ 　　 　　开关(状态) 　　{ 　　案例GET_UP: 　　服饰();//具体调用的函数 　　状态=GO_TO_SCHOOL;//状态的转移 　　打破; 　　案例GO_TO_SCHOOL: 　　Go2School (); 　　状态=HAVE_LUNCH; 　　打破; 　　案例HAVE_LUNCH: 　　HaveLunch (); 　　状态=GO_HOME; 　　打破; 　　… 　　默认值: 　　打破; 　　} 　　} 　　 　　返回0; 　　} 　　 　　之前 　　 　　

<强>三、使用函数指针实现FSM
　　

　　

使用函数指针实现FSM的思路:建立相应的状态表和动作查询表,根据状态表,事件,动作表定位相应的动作处理函数,执行完成后再进行状态的切换。

　　

当然使用函数指针实现的FSM的过程还是比较费时费力,但是这一切都是值得的,因为当你的程序规模大时候,基于这种表结构的状态机,维护程序起来也是得心应手。

　　

下面给出一个使用函数指针实现的FSM的框架:

　　

我们还是以“小明的一天”为例设计出该FSM。

　　

先给出该FSM的状态转移图:

　　

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下面讲解关键部分代码实现

　　

首先我们定义出小明一天的活动状态

　　 　　//比如我们定义了小明一天的状态如下 　　枚举 　　{ 　　GET_UP, 　　GO_TO_SCHOOL, 　　HAVE_LUNCH, 　　DO_HOMEWORK, 　　睡眠, 　　}; 　　之前 　　 　　

我们也定义出会发生的事件

　　 　　 　　枚举 　　{ 　　EVENT1=1, 　　EVENT2, 　　EVENT3, 　　}; 　　之前 　　 　　

定义状态表的数据结构

　　 　　 　　typedef struct FsmTable_s 　　{ 　　int事件;//事件 　　int CurState;//当前状态 　　空白(* eventActFun) ();//函数指针 　　int NextState;//下一个状态 　　}FsmTable_t; 　　之前 　　 　　

接下来定义出最重要FSM的状态表,我们整个FSM就是根据这个定义好的表来运转的。

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