C语言-状态机模式

状态机简介
状态机的3个要素：状态、事件、响应。转换成具体的行为就 3 句话。

• 发生了什么事？

• 现在系统处在什么状态？

• 在这样的状态下发生了这样的事，系统要干什么？

Example

• 1.假设我们的交通信号灯控制器有以下三个状态：绿灯状态、黄灯状态和红灯状态。在绿灯状态下，我们可以选择进入黄灯状态或红灯状态。在黄灯状态下，我们等待一段时间，然后返回到红灯状态。

• 2.Code

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#include <stdio.h>

typedef enum {
    STATE_OFF = 0,
    STATE_ON,
    STATE_STANDBY 
} State;

void off_handler() {
    printf("Device is off.\n");
}

void on_handler() {
    printf("Device is on.\n"); 
}

//待机
void standby_handler() {
    printf("Device is in standby mode.\n");
}

int main() {
    void (*state_handlers[])() = {
        [STATE_OFF] = off_handler,
        [STATE_ON] = on_handler, 
        [STATE_STANDBY] = standby_handler
    };

    State state = STATE_OFF;
    
    while (1) {
        state_handlers[state](); 
        switch (state) {
            case STATE_OFF:
                state = STATE_ON;    // Turn on
                break;
            case STATE_ON:  
                state = STATE_STANDBY; // Go to standby
                break;
            case STATE_STANDBY:
                state = STATE_OFF;    // Turn off
                break;
        }
    }
    
}

• 3.详解

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void (*state_handlers[])() = {
        [STATE_OFF] = off_handler,
        [STATE_ON] = on_handler, 
        [STATE_STANDBY] = standby_handler
    };

上述代码是创建了一个函数指针数组state_handlers。它使用C的指定初始化功能,将函数指针映射到枚举值，这样,state_handlers数组就像一个映射表,我们可以通过状态值STATE_OFF, STATE_ON等作为索引,得到对应的处理函数指针。 例如,state_handlers[STATE_OFF]就会返回off_handler函数指针,我们可以调用该指针来执行off_handler函数。 这是一种很方便的方式来将状态值映射到实际的处理动作。我们无需写一大堆if/else来判断当前状态然后调用相应函数,直接用状态值作为索引就可以得到和该状态相关的处理函数。这在状态机模式中是非常实用的技术。函数指针数组加强了代码的灵活性,让状态转换的逻辑变得非常简洁。