什么是状态机
状态机是有限状态自动机的简称，是现实事物运行规则抽象而成的一个数学模型。英文名字叫State Machine ，不是指一台实际机器，一般就是指一张状态转换图。全称是有限状态自动机，自动两个字包含重要含义。给定一个状态机，同时给定它的当前状态以及输入，那么输出状态时可以明确的运算出来的，当输入条件时，能输出下一个状态。
现实事物是有不同状态，例如一个LED等，就有 亮 和 灭两种状态。我们通常所说的状态机是有限状态机，也就是被描述的事物的状态的数量是有限个，例如LED灯的状态就是两个亮和 灭。
为什么用状态机
状态机解决的问题就是当某种模型的状态变更比较比较复杂，且状态比较多，那么我们有必要将这些状态变化的逻辑抽象出来，做成一个可以统一调用的算法，这样封装出来的代码就比较好维护，同时可读性也很强。
状态机在实际工作开发中很有用，应用也非常广泛。一个健壮的状态机可以让你的程序，不论发生何种突发事件都不会突然进入一个不可预知的程序分支，可以很清晰的表达整个状态的流转。
在GUI应用程序、Web应用程序等事件驱动型的应用程序，采用状态机的思路来完成程序设计，可以简化设计流程，使程序的可读性、可维护性都得到增加。
使用状态机有哪些好处？
1. 当一个程序有多个状态时，规范了状态机的状态转换，避免了一些引入一些复杂的判断逻辑。
2. 规范了程序在不同状态下所能提供的能力。
3. 在能力上可以进行横向扩展，提供新的状态来完善现有逻辑。
简单状态机的实现
使用switch跳转即可实现一种简单的状态机。如果逻辑不是很复杂，使用switch语句也能达到实现目的。举例如下：
enum state
{
nullState_,
firstState_,
secondState_,
thirdState_,
quitState_,
};
struct param_t
{
int param1;
int param2;
// ......
};
int nullStateProc(param_t& param){
return firstState_;
}
int firstStateProc(param_t& param){
return secondState_;
}
int secondStateProc(param_t& param){
return secondState_;
}
int thirdStateProc(param_t& param){
return secondState_;
}
int quitEvent(){
return nullState_;
}
int stateMachine(state& state_, param_t& param){
switch (state_)
{
case nullState_:
state_ = static_cast<state>(nullStateProc(param));
break;
case firstState_:
state_ = static_cast<state>(firstStateProc(param));
break;
case secondState_:
state_ = static_cast<state>(secondStateProc(param));
break;
case thirdState_:
state_ = static_cast<state>(thirdStateProc(param));
break;
case quitState_:
quitEvent();
return 0;
}
return 1;
}
void start()
{
state state_ = nullState_;
param_t param{};
while (true)
{
auto stateResult = stateMachine(state_, param);
if (!stateResult)
{
return;
}
}
}另一种简单实现
如果需要管理的状态和事件比较多，需要逻辑清晰和便于维护，使用简单的switch可能无法满足需求。这里介绍一种简单的实现，消除庞大的条件分支语句，从配置表容易看出各个状态的转换图。
/* statemachine.h*/
#ifndef _STATEMACHINE_H_
#define _STATEMACHINE_H_
#include <iostream>
enum EventActionResult {
EventFailed, EventProcessedOK
};
template<class T, class P>
class State {
public:
std::string inputEvent;
State<T, P> *nextState;
EventActionResult (T::*action)(const std::string &event, P *param);
State<T, P> *errorState;
};
template<class T, class P>
class StateMachine {
private:
State<T, P> *init;
State<T, P> *current;
T *target;
public:
StateMachine() {}
void Init(T *_target, State<T, P> *initialState) {
init = current = initialState;
target = _target;
}
void Reset() {
current = init;
}
void ProcessEvent(const std::string &event, P *param) {
for (State<T, P> *p = this->current; p->nextState != NULL; p++) {
if (p->inputEvent == event) {
if (p->action != NULL) {
if (EventFailed == (this->target->*(p->action))(event, param)) {
if (p->errorState != NULL) {
//Only if there's an errorstate defined. Otherwise, just do nothing
this->current = p->errorState;
}
return;
}
}
this->current = p->nextState;
return;
}
}
//Event not found. Do nothing
return;
}
};以下是使用举例：
class MyStateMachine {
public:
struct param_t {
int param;
int param1;
int param2;
};
StateMachine<MyStateMachine, param_t> stMachine;
EventActionResult HandleEvent1(const std::string &e, param_t *param);
EventActionResult HandleEvent2(const std::string &e, param_t *param);
EventActionResult HandleEventA(const std::string &e, param_t *param);
EventActionResult HandleEventB(const std::string &e, param_t *param);
EventActionResult HandleThree(const std::string &e, param_t *param);
void HandleEvent(const std::string &e, param_t *param);
void Init();
void Start();
};#include "statemachine.h"
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
typedef State<MyStateMachine, MyStateMachine::param_t> STATE;
extern STATE Idle[];
extern STATE One[];
extern STATE Two[];
STATE Idle[] =
{
//EVENT,NEXT, ACTION, ERRORSTATE (where to land if there's an error)
{"event1", One, &MyStateMachine::HandleEvent1, Idle},
{"event2", Two, &MyStateMachine::HandleEvent2, Idle},
{"", NULL, NULL, NULL}, //End of table
};
STATE One[] =
{
{"eventA", Idle, &MyStateMachine::HandleEventA, Idle},
{"eventB", Idle, &MyStateMachine::HandleEventB, Idle},
{"", NULL, NULL, NULL},
};
STATE Two[] =
{
{"eventC", Idle, NULL, NULL},
{"", NULL, NULL, NULL},
};
EventActionResult MyStateMachine::HandleEvent1(const std::string &e, param_t *param) {
std::cout << "HandleEvent1,param:" << param->param << std::endl;
return EventProcessedOK;
}
EventActionResult MyStateMachine::HandleEvent2(const std::string &e, param_t *param) {
std::cout << "HandleEvent2,param:" << param->param << std::endl;
return EventProcessedOK;
}
EventActionResult MyStateMachine::HandleEventA(const std::string &e, param_t *param) {
std::cout << "HandleEventA,param:" << param->param << std::endl;
return EventProcessedOK;
}
EventActionResult MyStateMachine::HandleEventB(const std::string &e, param_t *param) {
std::cout << "HandleEventB,param:" << param->param << std::endl;
return EventProcessedOK;
}
EventActionResult MyStateMachine::HandleThree(const std::string &e, param_t *param) {
std::cout << "HandleThree" << std::endl;
return EventProcessedOK;
}
void MyStateMachine::HandleEvent(const std::string &e, param_t *param) {
stMachine.ProcessEvent(e, param);
}
void MyStateMachine::Init() {
stMachine.Init(this, Idle);
}
void MyStateMachine::Start() {
while (1) {
char c[255];
// 模拟输入event
std::cin.getline(c,255);
std::string event{c};
MyStateMachine::param_t param;
param.param = 1;
this->HandleEvent(event, ¶m);
}
}引用
什么是状态机？_pingxiaozhao的博客-CSDN博客_状态机的概念
为Linux应用构造有限状态机_wowocpp的博客-CSDN博客_linux 状态机
有限状态机详解（转载）_白小狮的博客-CSDN博客_有限状态机和无限状态机
Linux进程是如何创建出来的？
为Linux操作系统应用构造有限状态机方法-红联Linux系统门户
一文详解 Android状态机StateMachine 使用方式及实现原理_bjxiaxueliang的博客-CSDN博客_statemachine
c++写状态机_zhi_cary的博客-CSDN博客_c++ 状态机
C++有限状态机的实现_Valreaper的博客-CSDN博客_c++ 状态机
github经典C++状态机(fsm)源代码剖析_star-keke的博客-CSDN博客
用C++来实现有限状态机（附代码）_李肖遥的博客-CSDN博客
TinyFSM 介绍_百思可乐的博客-CSDN博客
C++状态机框架实现 - 灰信网（软件开发博客聚合）
状态模式(state)C++实现_shu_chang1993的博客-CSDN博客_c++state
c++写状态机_zhi_cary的博客-CSDN博客_c++ 状态机
