C语言状态机模板

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前言

上一篇我的博客中探讨了一种非swtich-case结构的状态机写法，但是个人感觉写起来比较麻烦，如果增加一个状态，需要手动地在函数指针数组中添加相应的功能函数，而且状态函数的也必须写在函数指针数组前面导致代码结构较差，如果写在后面，又要在前面声明，就更麻烦了，总之，不易维护，想到Adam Dunkels在LwIP中逆天的宏定义用法，使得代码有自动更新的功能，于是也尝试着套用下其写法，现在这段代码更易维护，可做模板使用。

实现

还是上一篇博客的例子，只是多了些宏定义，这次先定义个状态列表：

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

可能你觉得奇怪，那么先别急，看下一段定义：

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

对于初学者可能已经晕了，其实你只需记住宏就是替换，就能理解，下面我先展开States中第一层(注意逗号不可少)：

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

接下来根据DEFINE_STATE展开宏(##起连接Token的作用)，则有：

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

这样我们得到了一个完整的状态枚举，运用此方法可声明状态函数，并将声明的状态函数存入函数指针数组中，你的状态函数也不会有位置限制，完整代码如下：

#include<stdio.h>
typedef unsigned char State;
typedef State(*Procedure)(void *);
//状态列表，状态增减只在此处按格式写入
#define STATE_LIST(_) \
_(init)\
_(count)\
_(done)\
_(dft)

#define Step_NULL ((void *)0)

//状态执行函数声明，你的函数必须遵循如Step_init的格式
//并必须返回下一状态如State_init
#define STATEMENT_STEP(state) \
State Step##_##state(void * arg);
STATE_LIST(STATEMENT_STEP)
#undef STATEMENT_STEP

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

//状态执行函数查找表
#define STATE_PROCEDURE(State) Step##_##State,
Procedure Steps[] = {
    STATE_LIST(STATE_PROCEDURE)
    Step_NULL
};
#undef STATE_PROCEDURE

typedef struct _SM_VAR  //对状态机参数封装
{
    int cnt;
}SM_VAR;

void BestStateMachine(void * invar)
{
    static State NS = State_init; //定义下一状态
    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)//计数
{
    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)//计数完成
{
    SM_VAR *p = (SM_VAR *)arg;
    printf("CS:done ;cnt=%d;NS:init\n", p->cnt);
    return State_init;
}
State Step_dft(void * arg)//错误过程
{
    SM_VAR *p = (SM_VAR *)arg;
    printf("Wrong State\n");
    return State_init;
}

在VS2013调试，输出结果和上一篇博客一样，你现在一定会发现代码修改变得异常简单，你只需在STATE_LIST定中增减状态，宏就会帮你完成后面一切，而且你的状态函数可以放在任意位置，唯一需要注意的是函数名必须遵循定义个格式，且状态引用名也必须遵循定义个格式，不过既然是模板就有相应格式，遵循即可。

总结

不多说了，由此模板，状态机编写变得异常简单，你可以将注意完全转移到状态机的运行，而不必考虑其他的事。邮箱：869119842@qq.com 唐童鞋^_^