状态模式(状态机)

忘是亡心i 2023-02-20 07:08 133阅读 0赞

以前写状态机，比较常用的方式是用 if-else 或 switch-case，高级的一点是函数指针列表。最近，看了一文章[《c语言设计模式–状态模式(状态机)》][c]（来源：embed linux share，作者：亚索老哥）），原来状态机还可以这么简单地玩~~

## 亚索老哥提出的状态机六步法 ##

(1)、定义状态接口  
(2)、定义系统当前状态指针  
(3)、定义具体状态，根据状态迁移图来实现具体功能和状态切换  
(4)、定义主程序上下文操作接口  
(6)、主程序通过上下文操作接口来控制系统当前状态的变化

## 亚索老哥的状态机例程 ##

**场景:**

*  设计一个简单的MP3播放器，要求两个按键(播放/暂停、停止)分别控制MP3的播放/停止功能

**按键功能：**

*  \[play/pause\] 播放/暂停
 *  \[stop\] 停止

**状态迁移图：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ZlaW1lbmcxMTY_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#include <stdio.h>
    
    /*********************************************** 1、定义状态接口，以MP3的状态接口为例，每种状态下都可能发生 两种按键动作。 ************************************************/
    
    typedef struct State{ 
        void (* stop)();
        void (* palyOrPause)();
    }State;
    
    
    /*********************************************** 2、定义系统当前状态指针，保存系统的当前状态 ************************************************/
    
    State * pCurrentState;
    
    
    /*********************************************** 3、定义具体状态，根据状态迁移图来实现具体功能和状态切换。 ************************************************/
    
    void ignore();
    void startPlay();
    void stopPlay();
    void pausePlay();
    void resumePlay();
    
    //空闲状态时，stop键操作无效，play/pause会开始播放音乐
    State IDLE = { 
            ignore,
            startPlay
    };
    
    //播放状态时，stop键会停止播放音乐，play/pause会暂停播放音乐
    State PLAY = { 
            stopPlay,
            pausePlay
    };
    
    //暂停状态时，stop键会停止播放音乐，play/pause会恢复播放音乐
    State PAUSE = { 
            stopPlay,
            resumePlay
    };
    
    void ignore()
    { 
        //空函数，不进行操作
    }
    
    void startPlay()
    { 
        //实现具体功能
        printf("开始播放音乐\n");
        //进入播放状态
        pCurrentState = &PLAY;
    }
    void stopPlay()
    { 
        //实现具体功能
        printf("停止播放音乐\n");
        //进入空闲状态
        pCurrentState = &IDLE;
    }
    
    void pausePlay()
    { 
        //实现具体功能
        printf("暂停播放音乐\n");
        //进入暂停状态
        pCurrentState = &PAUSE;
    }
    
    void resumePlay()
    { 
        //实现具体功能
        printf("恢复播放音乐\n");
        //进入播放状态
        pCurrentState = &PLAY;
    }
    
    
    /*********************************************** 4、定义主程序上下文操作接口，主程序只关心当前状态，不关心状态之间 是怎么变化的。 ************************************************/
    
    void onStop();
    void onPlayOrPause();
    
    State context = { 
            onStop,
            onPlayOrPause
    };
    
    void onStop(State *pThis)
    { 
        pCurrentState->stop(pThis);
    }
    
    void onPlayOrPause(State *pThis)
    { 
        pCurrentState->palyOrPause(pThis);
    }
    
    
    /*********************************************** 5、初始化系统当前状态指针，其实就是指定系统的起始状态 ************************************************/
    
    void init()
    { 
        pCurrentState = &IDLE;
    }
    
    /*********************************************** 6、主程序通过上下文操作接口来控制系统当前状态的变化 ************************************************/
    void main()
    { 
        init();
        context.palyOrPause();//播放
        context.palyOrPause();//暂停
        context.palyOrPause();//播放
        context.stop();//停止
    }

## 模拟一个状态机 ##

TODO

## 小结 ##

亚索老哥的状态机六步法，有许多优点，还是借用原话：

*  代码结构要更加清晰，避免了过多的switch…case或者if…else语句 的使用。
 *  很好地体现了开闭原则和单一职责原则，每个状态都是一个子结构体，你要增加状态就要增加子结构体，你要修改状态，你只修改一个子结构体就可以了。
 *  封装性非常好，状态变换放置到子结构体的内部来实现，外部的调用不用知道子结构体的内部如何实现状态和行为的变换。

[c]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5MzcyMjI4MA==&mid=2247488239&idx=1&sn=ad3702078c2ac74a27382e5e56ad44ff&chksm=fe0d7c28c97af53e4a759992ec4b949c41a53b6bf3d55dfd5b6ce759dbc2b6e241aefd273b0f&mpshare=1&scene=1&srcid=&sharer_sharetime=1592612552852&sharer_shareid=1420385db817dc0c0a5c619bec01bf92&key=4c82bcb986244d6d81ea7bc8b028efa48fa90bd9ead73d47c1e4733fa8cd60be679b44a79b7b3243bed1402033243f54a1e9e6c047dc622c970d1bc22ec4be603422b85a44d0602fb6493d38f368431a&ascene=1&uin=MTAyNjg4ODYwMA==&devicetype=Windows%2010%20x64&version=62090070&lang=zh_CN&exportkey=A9B21Wqj0BWT1Sd1cSLYghw=&pass_ticket=B7WDnI6KQxaOMDvtVPPwmstXO2Gw0tOv3INw2GjocY6yrMWPpSvzwIvo2EH43%2bEQ
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