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如何在 C 語言中有效實現狀態機:技術比較?

Mary-Kate Olsen
發布: 2025-01-02 22:46:42
原創
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How to Effectively Implement State Machines in C: A Comparison of Techniques?

C語言狀態機設計

問題探討:

在嵌入式系統領域,狀態機對於管理複雜的事件驅動行為。本題探討了在 C 語言中設計有效狀態機的經過驗證的實作技術。

實作技術:

結構數組與循環方法:

這種經典方法利用結構數組(稱為「轉換表”)來定義狀態機器的行為。每個結構體條目代表一個轉換,由以下部分組成:

  • 當前狀態(st)
  • 事件(ev)
  • 傳回新狀態的函數( fn)

在循環中,狀態機依轉換評估傳入事件。如果找到匹配,則執行指定的函數,並且狀態會相應地改變。

轉換表和調度程序設計:

這種方法引入了「事件泵」它收集事件。這些事件被傳遞到“事件積分器”,該積分器根據轉換錶確定下一個狀態。轉換表將事件狀態組合對應到「調度程式」功能。調度程序函數呼叫更新機器狀態並執行所需操作的“動作”。

結構數組方法的優點:

  • 易於實現
  • 易於維護和修改
  • 可以處理巢狀狀態層次結構

轉換表和調度程序設計的好處:

  • 將事件與操作分開
  • 透過添加新內容來促進可擴展性動作或事件
  • 支援多個狀態機並發運作

其他設計注意事項:

  • 使用巨集定義狀態和事件(例如#define ST_INIT 0)
  • 使用「通配符」(例如ST_ANY)來處理轉換在任何狀態
  • 確保定義所有可能的轉換
  • 將狀態機上下文結構傳遞給函數以確保定義所有可能的轉換
將狀態機上下文結構傳遞給函數以確保定義所有可能的轉換將狀態機上下文結構傳遞給函數以確保定義所有可能的轉換將狀態機上下文結構傳遞給函數以避免全域變數(對於運行多個實例很有用)

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來源:php.cn
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