実証済みの技術を使用して、C で堅牢かつ効率的なステート マシンを設計するにはどうすればよいですか?

C ステート マシンの設計: 実証済みのテクニックのウォークスルー

C または C でステート マシンの設計に着手すると、多くの課題が生じます。これらの複雑さを乗り越えるために、経験豊富なプログラマは、堅牢かつ効率的な実装を保証する洞察力に富んだテクニックを考案しました。

1 つのアプローチでは、ステート マシンを構造体の配列として構造化し、各構造体が状態、イベント、および構造体をカプセル化します。トランジション機能。遷移関数は、現在の状態と受信したイベントに基づいて次の状態を決定します。

設計を簡素化するために、定数を使用してさまざまな状態とイベントを定義し、読みやすさとメンテナンスの容易さを両立させています。その後、遷移関数は別個のモジュールとして実装され、通常は引数をとらず、新しい状態を返します。

この配置は、変数がそのまま残るため、ステート マシンが単一のコンパイル ユニット内に自己完結型である場合に特に便利です。そのユニット内では静的です。使用には依然として注意が必要ですが、範囲が限定されているため、潜在的な問題は軽減されます。

提供された例では、transitions 配列は、可能な遷移とそれに対応する関数の包括的なリストで構成されています。 2 つの特別なマーカー ST_ANY と EV_ANY はワイルドカードとして機能し、イベントに依存しない、または状態に依存しない状態遷移のトリガーを可能にします。

ステート マシンを実行するには、GetNextEvent() 関数を利用した単純なループが使用されます。発生したイベントを特定します。ループは遷移配列を反復処理し、各遷移に対して現在の状態とイベントを評価します。一致が見つかった場合、対応する遷移関数が呼び出され、状態が変化します。

このアプローチを利用すると、ステート マシンは現在の状態と受信したイベントに基づいて動作を動的に調整することで、複数のイベントを処理できます。 。ワイルドカードは、キャッチオール遷移を定義するための柔軟なメカニズムを提供し、予期しないイベントが適切に処理されることを保証します。

基本を超えて: 追加の考慮事項

グローバル変数が問題となるシナリオでは、代替アプローチが使用されます。これには、構造体ポインタを個々の遷移関数に渡すことが含まれます。これにより、ステート マシンの複数のインスタンスが干渉を受けることなく同時に実行できるようになります。

ステート マシンごとに個別の構造を作成することで、マシン固有のデータをその構造内にカプセル化でき、関連するすべての関数からアクセスできるようになります。この方法は、異なるデータ要件を持つステート マシンの複数のインスタンスを管理する場合に特に有用であることがわかります。

単純なステート マシンを扱うか複雑なステート マシンを扱うかに関係なく、C および C プログラミング言語は、効率的で信頼性の高い実装を促進するための豊富なツールとテクニックを提供します。実績のある設計戦略を活用することで、アプリケーションの動作を効果的に駆動する堅牢なステート マシンを作成できます。

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