C でステート マシンを効果的に実装する方法: 手法の比較?

C でのステート マシン設計

問題の探索:

組み込みシステムの領域では、ステート マシンは複雑なイベント駆動型の動作を管理します。この質問では、C で効果的なステート マシンを設計するための実証済みの実装テクニックを探ります。

実装テクニック:

構造体配列とループのアプローチ:

この古典的なアプローチでは、「遷移テーブル」として知られる構造体配列を利用して状態を定義します。機械の動作。各構造体のエントリは遷移を表し、以下で構成されます:

• 現在の状態 (st)
• イベント (ev)
• 新しい状態を返す関数 (fn)

ループ内で、ステート マシンは受信イベントを遷移に対して評価します。一致するものが見つかった場合、指定された関数が実行され、それに応じて状態が変化します。

遷移テーブルとディスパッチャの設計:

このアプローチでは、「イベント ポンプ」が導入されています。イベントを収集します。これらのイベントは、遷移テーブルに基づいて次の状態を決定する「イベント インテグレーター」に渡されます。遷移テーブルは、イベントと状態の組み合わせを「ディスパッチャー」関数にマップします。ディスパッチャー関数は、マシンの状態を更新し、必要な操作を実行する「アクション」を呼び出します。

構造体配列アプローチの利点:

• 実装が簡単
• 保守と変更が簡単
• ネストされた状態を処理できる階層

遷移テーブルとディスパッチャー設計の利点:

• イベントとアクションを分離
• 新しいアクションを追加することで拡張性を促進またはイベント
• 複数のステート マシンの実行をサポートします同時に

その他の設計上の考慮事項:

• マクロを使用して状態とイベントを定義します (例: #define ST_INIT 0)
• 「ワイルドカード」(ST_ANY など) を使用して、任意の遷移を処理します。 state
• すべての可能な遷移が定義されていることを確認します
• グローバル変数を回避するためにステート マシン コンテキスト構造を関数に渡します (複数のインスタンスを実行する場合に便利です)

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