FSM有限状态机其二

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我们在上篇博客中简单探索了一下表函数法实现的FSM，我们通过函数指针跟结构体的配合来消除了巨大的 switch(current_state)，每个状态独立成函数，易于扩展。状态处理函数 = δ 函数的分段实现。 state_table[s](fsm, e) 执行 δ(s, e)。

局限：

  • 没有“动作”的概念。转移时无法自动执行硬件初始化/清理。

  • 没有“层次”。多个状态共享行为时，代码重复。

我们在这篇博客中，我们要给它实现”动作”这个概念

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struct StateMachine {
    State        current_state;
    StateHandler state_table[STATE_COUNT];
    // 进入和退出动作表
    void (*entry_actions[STATE_COUNT])(void); // 函数指针数组
    void (*exit_actions[STATE_COUNT])(void);
};

观察我们全新的StateMachine结构体的声明，可以发现它的内部多了两个新的成员，这两个成员其实也是指针数组。存储的数据类型为void ()(void)

顺便一提，C语言有时候这个语法真的是有些逆天，就算我们有所谓的右左法则，但是我觉得用typedef简化复杂类型的声明也是合理的

函数如其名，我们为每一个状态新增了对应的进入函数跟退出函数。

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static void entry_closed(void) {
    printf("  [Action] entry Closed: motor off\n");
}

当然，在这个简单的demo中，它们也仅仅就只是打印了一些我们需要的文本而已

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void fsm_init(StateMachine *fsm) {
    fsm->current_state             = STATE_CLOSED; // 初始状态
    fsm->state_table[STATE_CLOSED] = state_closed;
    fsm->state_table[STATE_OPENED] = state_opened;

    // 注册进入/退出动作
    fsm->entry_actions[STATE_CLOSED] = entry_closed;
    fsm->exit_actions[STATE_CLOSED]  = exit_closed;
    fsm->entry_actions[STATE_OPENED] = entry_opened;
    fsm->exit_actions[STATE_OPENED]  = exit_opened;

    // 手动执行初始状态的进入动作（因为初始状态没有“转移进入”）
    if (fsm->entry_actions[fsm->current_state]) {
        fsm->entry_actions[fsm->current_state]();
    }
}

上篇博客好像没有讲解这个fsm_init函数，这个函数基本上就是初始化了一下我们所要用到的状态机结构体，我们在这个版本的代码中，仅仅只是增加了对于每个状态进入/退出动作的注册。以及对于初始状态的进入动作的手动执行。

我们在这个版本中最重要的变动就是新增了一个函数

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static void fsm_transition_to(StateMachine *fsm, State next_state) {
    if (fsm->current_state == next_state) {
        // do someting here,自转移通常也需要执行exit/entry，但是按需决定
        return;
    }

    // 1.执行当前状态的退出动作
    if (fsm->exit_actions[fsm->current_state]) {
        fsm->exit_actions[fsm->current_state]();
    }
    // 2.更新状态
    fsm->current_state = next_state;
    // 3.执行新状态的进入动作
    if (fsm->entry_actions[fsm->current_state]) {
        fsm->entry_actions[fsm->current_state]();
    }
}

这个函数专门负责状态机的状态切换，把原本放在状态处理函数里的状态跳转逻辑抽离出来，统一由它管理。

它会自动执行旧状态的退出动作、更新当前状态、再执行新状态的进入动作。

和 fsm_dispatch 思想类似，把进入 / 退出动作封装成函数指针调用，大幅减少新增状态时的重复代码。

透过这种改动，我们现在拥有了转移时自动执行硬件初始化/清理的功能，并且将硬件操作与状态绑定，而非与事件绑定。

我们在下一篇博客中，将会给这个框架新增层次状态的功能。