分享：用10行代码实现的C语言状态机，支持超时机制 (amoBBS 阿莫电子论坛)

 本帖最后由 mdb3 于 2015-1-15 21:32 编辑

刚逛坛子，发现有前辈总结了状态机的原理和分析方法，觉得不错，分享：http://www.amobbs.com/thread-3316176-1-1.html
个人觉得，现实中的软件，特别是嵌入式软件，至少80%都可以轻松的套用状态机思想分析和实现。

代码如下，是ansi c编写的demo，大家可以在vc货mdk中编译看看。
这个简单的状态机使用c语言函数指针实现，从我的一个STM32工程中摘出来的；
可以支持状态转换、状态超时。
反正我用这种方法，实现了自动售货机售卖、收钱、找钱、上位机通信等完整功能，已经商用一段时间，还算稳定。已经把这种思想推行到其他项目中。

实现原理简介：
每一个状态就是一个void func(void) 类型的函数，每个函数只需要知道两件事：
1）自己要做什么（业务）
2）自己的下一个状态是什么（状态切换）
就像接力棒跑一样，每个人拿到棒子后全力跑完自己那一段（业务），把棒子递给下一个人（状态迁移）。
用我这种方法实现，比switch实现的方案，好在没有集中的状态转换，而是把状态转换分散到每一个状态中，最大的优点有两个：
1）无论多复杂的业务流程，状态切换的代码都只需要负责几个分支，不用通盘考虑。
2）对流程变化更友好：哪些流程变化，修改对应状态的函数即可；没有涉及到的内容完全无需考虑，无需担心引入bug。

相比较其他框架，这个方案的唯一优点就是简单，就几行代码而已嘛，随时根据自己的需求，添加特殊代码，实现特殊功能，对g_state_timeout_milliseconds的使用就是一个典型实例。
归根结底，最重要的还是对业务需求的分析，合理的状态划分，具体实现方案，只是个工具而已

核心代码是“状态机 BEGIN ”到“状态机 END”中的那10句话。

1. #include <time.h>
   
2. #include <stdio.h>
   
3. 
   
4. void delay_ms(int ms)
   
5. {
   
6.     //系统延时函数
   
7. }
   
8. 
   
9. unsigned int systemMs(void)
   
10. {
    
11.     clock_t c = clock()+100;
    
12.     return c;
    
13. }
    
14. 
    
15. /************ 状态机 BEGIN *****************/
    
16. typedef void (*state_func_t)(void);
    
17. static unsigned int g_state_timeout_milliseconds=0;
    
18. static state_func_t g_state_func = NULL;
    
19. 
    
20. void main_setNextState(state_func_t func)
    
21. {
    
22.     /*
    
23.      * g_state_timeout_milliseconds
    
24.      * 可以用于判断是否进入一个新状态；
    
25.      * 还可以用于判断进入某个状态多长时间了。
    
26.      */
    
27.     g_state_timeout_milliseconds = 0;
    
28. 
    
29.     g_state_func = func;
    
30. }
    
31. state_func_t main_getNextState(void)
    
32. {
    
33.     return g_state_func;
    
34. }
    
35. /************ 状态机 END *****************/
    
36. 
    
37. /************ 状态函数 BEGIN *************/
    
38. void main_state1(void);
    
39. void main_state2(void);
    
40. 
    
41. void main_state1(void)
    
42. {
    
43.     if(0 == g_state_timeout_milliseconds) {
    
44.         g_state_timeout_milliseconds = systemMs();
    
45.         printf("enter state1\n");
    
46.     }
    
47.     /* 5000毫秒超时 */
    
48.     if(systemMs() - g_state_timeout_milliseconds > 5*1000) {
    
49.         printf("exit state1\n");
    
50.         main_setNextState(main_state2);
    
51.         return;
    
52.     }
    
53. 
    
54.     /*
    
55.      * TODO 这里实现业务逻辑
    
56.      * 比如到达某种条件，进入其他状态
    
57.      * 比如收到某条消息，进入其他状态
    
58.      */
    
59. }
    
60. void main_state2(void)
    
61. {
    
62.     if(0 == g_state_timeout_milliseconds) {
    
63.         g_state_timeout_milliseconds = systemMs();
    
64.         printf("enter state2\n");
    
65.     }
    
66.     /* 2000毫秒超时 */
    
67.     if(systemMs() - g_state_timeout_milliseconds > 2*1000) {
    
68.         printf("exit state2\n");
    
69.         main_setNextState(main_state1);
    
70.         return;
    
71.     }
    
72. 
    
73.     /*
    
74.      * TODO 这里实现业务逻辑
    
75.      * 比如到达某种条件，进入其他状态
    
76.      * 比如收到某条消息，进入其他状态
    
77.      */
    
78. }
    
79. /************ 状态函数 END *************/
    
80. 
    
81. int main(int argc, char *argv[])
    
82. {
    
83.     printf("Hello, state machine!\n");
    
84.     /*
    
85.      * 设置初始状态
    
86.      */
    
87.     main_setNextState(main_state1);
    
88. 
    
89.     /*
    
90.      * 状态驱动
    
91.      * 每一个状态，处理完自己的事情后，负责指定下一个状态（使用main_setNextState函数）
    
92.      */
    
93.     while(1) {
    
94.         (*main_getNextState())();
    
95.         delay_ms(1);
    
96.     }
    
97.     return 0;
    
98. }

复制代码

==================1月15日添加==================

看了下面的评论，看来很多同学不理解状态机，比如拿状态机和switch比较，甚至拿状态机和RTOS比较、协作库比较。

状态机最精妙的应用，同时也是最一般的应用，就是对一个复杂的业务流程解耦合，实现“高内聚、低耦合”的至高境界。
状态机是23个设计模式中的一个，实现方案、框架也非常多，我这里的这个仅仅是根据自己的需要实现的的一个最简模型，完全手写。

systemMs()函数的作用，就是返回系统从启动到现在，经过了多少个毫秒