层次状态机(HSM)用c语言的实现
状态机编程思路及方法
状态机编程思路及方法以状态机编程思路及方法为标题，写一篇文章。
一、引言状态机是一种常用的编程思路，它可以将程序的状态和状态之间的转换清晰地表达出来，使代码更加易于理解和维护。
本文将介绍状态机的基本概念、原理和实际应用，帮助读者更好地掌握状态机编程思路及方法。
二、状态机的基本概念1. 状态状态指的是程序运行过程中的一个特定阶段或情况，可以是系统状态、对象状态或任务状态等。
状态机将程序的运行过程抽象成一系列离散的状态，这些状态之间通过事件进行转换。
2. 事件事件是触发状态转换的信号或条件，可以是用户的输入、系统的通知或其他外部因素。
当一个事件发生时，状态机会根据当前的状态和事件，决定应该转换到哪个新的状态。
3. 转换转换表示状态之间的切换，它是从一个状态到另一个状态的过程。
转换可以是确定性的，也可以是非确定性的。
确定性转换是指根据当前状态和事件，只能转换到一个确定的新状态；非确定性转换是指根据当前状态和事件，可能转换到多个新状态中的任意一个。
三、状态机的原理状态机的原理是基于有限状态自动机（Finite State Automaton，简称FSA）。
FSA由一组状态、一组输入符号、一组输出符号和一组转移函数组成。
状态机在某个状态下，根据输入符号，通过转移函数确定下一个状态，并输出相应的输出符号。
通过这种方式，状态机能够根据不同的输入，自动地在不同的状态之间切换。
四、状态机的实际应用1. 编译器编译器是一个典型的实际应用场景，其中的词法分析和语法分析阶段使用状态机来处理输入的字符序列。
状态机可以根据不同的字符，切换到不同的状态，从而实现对输入的有效解析。
2. 游戏开发游戏中的角色状态管理、敌人行为控制等都可以使用状态机来实现。
例如，角色可以有站立、行走、奔跑等不同的状态；敌人可以有巡逻、追击、攻击等不同的状态。
通过状态机，游戏开发者可以方便地管理角色和敌人的行为逻辑。
3. 设备控制在嵌入式系统中，状态机常用于对设备的控制和调度。
C#状态机Stateless
C#状态机Stateless最近在折腾⼀些控制相关的软件设计，想起来状态机这个东西，对解决⼀些控制系统状态切换还是挺有⽤的。
状态机（有限状态⾃动机）⽹上有很多。
简单理解就是定义⼀系列状态，通过⼀系列的事件，可以使得状态可以相互之间切换。
如果不使⽤状态机的思想来编程，那么针对过程的编程⽅法会使得程序拓展性变差，并且不容易调试。
⽽状态机只需要定义好了各种状态和状态切换之间的事件，你只管触发事件，剩下的事情它⾃⼰就⾃动完成了（毕竟名称叫做有限状态⾃动机），这对于很多需要定义各种控制阶段的系统简直是完美适配。
了解到.NET也有很多库可以实现这些功能，本⽂主要介绍⼀下Stateless的应⽤。
Stateless介绍可以创建极简的状态机与对应的⼯作流。
很多项⽬（包括VisualStudio Extension、AIlab）都有使⽤到它。
它⽀持以下特性：⽀持各种类型作为状态和触发事件⽀持状态继承⽀持状态进⼊/离开事件⽀持条件状态转移⽀持状态/转移查询也有⼏点需要注意的：它⽀持异步语法，但是它是单线程的，不是线程安全的。
可以导出DOT graph安装起来很简单，直接在nuget中安装即可：Install-Package StatelessStateless使⽤⽤起来也挺简单的，以打电话这个事情为例，针对打电话的种种动作和状态做成⼀个状态机。
需要先定义⼀些状态和事件/触发器，电话有拨号、接通、留⾔等事件，有响铃、挂起、挂断等事件：//代码来⾃官⽅⽰例，可以在官⽅github库上找到，略有修改以完整展⽰功能。
enum Trigger{CallDialed,CallConnected,LeftMessage,PlacedOnHold,TakenOffHold,PhoneHurledAgainstWall,MuteMicrophone,UnmuteMicrophone,SetVolume}enum State{OffHook,Ringing,Connected,OnHold,PhoneDestroyed}然后就是创建⼀个状态机了：_machine = new StateMachine<State, Trigger>(() => _state, s => _state = s);最后也是最需要详细解释的，就是配置状态机的⾏为了：/*为了解释尽可能多的功能，以下程序修改了官⽅的代码，可以在官⽅找可以直接执⾏的代码。
程序设计之有限状态机
程序设计之有限状态机程序设计之有限状态机状态机？以前听说过，忘了是老师说的，还是老大说得了。
当时的认识也就是字面的意思，无非是和状态以及状态转换有关系。
也许在写过或者读过的一些代码中有遇到过有限状态机的程序，但是当时是一定没有想到这就是状态机吧。
最近在学习一些东西的时候竟然多次遇到，觉得还是有必要写点关于程序设计中有限状态机的东西。
，这里是一篇对状态机从定义到实现都有很好解释的文章，摘录部分如下：*************************************************************** ************************依据状态之间是否有包含关系，分以下两种（1）常规状态机。
状态机中的所有状态是不相交的、互斥的。
（2）层次状态机。
状态机中的状态之间要么是互斥的，要么是真包含的，可以用树性结构来描述这些状态集，包含其它状态的状态称为枝节点，不包含其它状态的状态称为叶节点，为方便单树描述，总是设计一个状态包含所有的状态节点，称为根节点。
状态机的状态只能停留在叶节点，而不能停留在枝节点，每个枝节点需要指定一个子节点为它的默认子节点，以便状态机进入枝节点的时候能够停留到叶节点。
一般都用switch/case if/else方式实现。
在少量状态（3个及其以下）的时候，不需要引入专门的状态机模块。
常规状态机模块实现涉及到的结构由上而下为：顶层结构是状态机：当前状态id，缺省操作，状态表，状态表：状态数组状态结构：状态id，状态名，进入操作，退出操作，缺省操作，状态事件表（数组）状态事件结构：操作，事件，下一状态的id*************************************************************** ************************从代码易读及美观角度来说，建议用switch/case来实现。
从经验来看，在一些稍大的程序设计中一般都会有状态机的实现，特别是在分层实现，协议栈实现，编解码方面。
c语言信号量的使用
c语言信号量的使用信号量是操作系统中用于实现进程间同步和互斥的一种机制。
在C 语言中，通过使用信号量，可以控制多个进程或线程的并发访问共享资源，避免出现竞态条件和死锁等问题。
信号量的使用通常涉及到三个主要操作：创建、等待和释放。
在C 语言中，可以使用系统提供的信号量函数来完成这些操作。
我们需要创建信号量。
在C语言中，可以使用semget函数来创建一个信号量集合。
该函数接受三个参数，分别是信号量的标识符、信号量的数量和信号量的访问权限。
创建成功后，semget函数会返回一个唯一的标识符，用于后续的操作。
接下来，我们可以使用semop函数来等待和释放信号量。
semop 函数接受三个参数，分别是信号量的标识符、一个指向sembuf结构体数组的指针和结构体数组的长度。
sembuf结构体中包含了信号量操作的相关信息，例如等待或释放信号量的数量。
对于等待操作，可以将sembuf结构体的sem_op字段设置为负数，表示等待信号量。
如果当前信号量的值大于等于等待的数量，则可以继续执行后续代码。
否则，当前进程或线程将被阻塞，直到信号量的值大于等于等待的数量。
对于释放操作，可以将sembuf结构体的sem_op字段设置为正数，表示释放信号量。
释放操作会增加信号量的值，从而允许其他进程或线程继续执行等待操作。
除了等待和释放操作外，还可以使用semctl函数来获取或修改信号量的值。
semctl函数接受三个参数，分别是信号量的标识符、要执行的操作和一个union semun结构体。
通过设置semun结构体的val字段，可以修改信号量的值。
在使用信号量时，需要注意以下几点。
首先，要确保所有的进程或线程都使用相同的信号量标识符，以便它们可以访问同一个信号量集合。
其次，要避免出现死锁的情况，即所有的进程或线程都在等待信号量，而没有释放信号量的操作。
为此，可以使用PV操作来保证互斥访问共享资源。
PV操作是指通过等待和释放信号量来实现进程间互斥的一种方法。
c语言中system函数的使用
c语言中system函数的使用system(函数是C语言中的库函数之一，可以用于执行系统命令。
它是通过调用操作系统的shell来执行命令，并在命令执行完成后返回。
system(函数的声明如下：```c```下面是使用system(函数的一些常见用法：1.执行简单的单个命令```c#include <stdlib.h>#include <stdio.h>int maisystem("ls"); // 在Linux下，执行ls命令return 0;```利用system(函数可以执行一些简单的命令，例如在Linux下执行`ls`命令，可以通过输出来查看当前目录下的文件和文件夹。
2.执行带有命令行参数的命令```c#include <stdlib.h>#include <stdio.h>int maisystem("gcc -o hello hello.c"); // 编译hello.c文件为可执行文件helloreturn 0;```使用system(函数可以执行带有命令行参数的命令，例如在Linux下使用GCC编译`hello.c`文件为可执行文件`hello`。
3.使用条件语句判断命令执行结果```c#include <stdlib.h>#include <stdio.h>int maiint result = system("gcc -o hello hello.c"); // 编译hello.c 文件为可执行文件helloif (result == 0)printf("编译成功！\n");} elseprintf("编译失败！\n");}return 0;```可以将system(函数的返回值与预先定义的常量进行比较，例如0表示命令执行成功。
c语言同步的实现方式
c语言同步的实现方式C语言中，同步（synchronization）是一种用来协调不同线程或进程之间执行顺序的技术。
同步的实现方式可以通过以下几种机制：1. 互斥锁（Mutex）：互斥锁是最常用的同步机制之一。
它允许线程通过获取锁将自己排他地访问共享资源，其他线程必须等待锁释放后才能访问该资源。
C语言提供了互斥锁相关的函数，如`pthread_mutex_init`、`pthread_mutex_lock`、`pthread_mutex_unlock`等。
2. 信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器，用于控制对资源的访问。
当信号量的值大于零时，线程可以访问资源，访问后将信号量值减一；当信号量的值等于零时，线程必须等待。
C语言提供了信号量相关的函数，如`sem_init`、`sem_wait`、`sem_post`等。
3. 条件变量（Condition Variable）：条件变量用于在某些条件满足时才允许线程继续执行。
线程可以通过条件变量等待某个条件的发生，当条件满足时，其他线程可以通过条件变量通知等待的线程继续执行。
C语言提供了条件变量相关的函数，如`pthread_cond_init`、`pthread_cond_wait`、`pthread_cond_signal`等。
4. 屏障（Barrier）：屏障用于让多个线程在某个点上等待，直到所有线程都到达该点后才能继续执行。
屏障可以用于同步多个线程的执行流程，以便它们在某个共享状态达到一致后再继续执行。
C语言提供了屏障相关的函数，如`pthread_barrier_init`、`pthread_barrier_wait`等。
这些同步机制可以根据具体的应用场景选择使用。
在使用这些同步机制时，需要注意避免死锁（Deadlock）和竞态条件（Race Condition）等常见的同步问题，确保线程可以正确、安全地协作。
同时，还可以使用线程和进程间的通信机制，如管道、消息队列、共享内存等，来实现更复杂的同步和数据共享需求。
c语言编译原理详解
使用的gcc 命令是： gcc
对应于链接命令是 ld
总结起来编译过程就上面的四个过程：预编译、编译、汇编、链接。了解这四个过程中所做的工作，对我们理解头文件、库等的工作过程是有帮助的，而且清楚的了解编译链接过程还对我们在编程时定位错误，以及编程时尽量调动编译器的检测错误会有很大的帮助的。
第二个阶段编译、优化阶段。经过预编译得到的输出文件中，只有常量；如数字、字符串、变量的定义，以及C语言的关键字，如main,if,else,for,while,{,}, +,-,*,\等等。
编译程序所要作得工作就是通过词法分析和语法分析，在确认所有的指令都符合语法规则之后，将其翻译成等价的中间代码表示或汇编代码。
第一种是链接程序可把它与其它可重定位文件及共享的目标文件一起处理来创建另一个 目标文件；
第二种是动态链接程序将它与另一个可执行文件及其它的共享目标文件结合到一起，创建一个进程映象。
(3)可执行文件
它包含了一个可以被操作系统创建一个进程来执行之的文件。汇编程序生成的实际上是第一种类型的目标文件。对于后两种还需要其他的一些处理方能得到，这个就是链接程序的工作了。
一、编译过程
编译过程又可以分成两个阶段：编译和汇编。
1、编译
编译是读取源程序(字符流)，对之进行词法和语法的分析，将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码，源文件的编译过程包含两个主要阶段：
第一个阶段是预处理阶段，在正式的编译阶段之前进行。预处理阶段将根据已放置在文件中的预处理指令来修改源文件的内容。如#include指令就是一个预处理指令，它把头文件的内容添加到.cpp文件中。这个在编译之前修改源文件的方式提供了很大的灵活性，以适应不同的计算机和操作系统环境的限制。一个环境需要的代码跟另一个环境所需的代码可能有所不同，因为可用的硬件或操作系统是不同的。在许多情况下，可以把用于不同环境的代码放在同一个文件中，再在预处理阶段修改代码，使之适应当前的环境。
层次状态机
层次状态机1状态机介绍状态机（State Machine）是计算机科学的一种抽象模型，它简化了复杂系统的行为和运作流程。
通过刻画状态（State）和转换（Transition），它能够描述一个系统以及如何从一种状态转变为另一种状态的复杂性。
状态机模型有利于综合研究一个系统的多种性能指标和行为规律，以及帮助软件工程师提高软件系统的可读性，可维护性和可重用性。
2多层次状态机多层次状态机（Hierarchical State machine，简称HFSM）是由相关状态（State）和可从一个状态到另一个状态进行转换（Transition）形成的被定义的数据结构。
HFSM可以通过状态和变迁构建多层次的状态机模型，存在嵌套状态（Nested State），并且每个状态可以有多个外部或内部状态（External or Internal State）。
HFSM能帮助开发者分层（Layer）结构化的描述模型，并可以求解一个状态下各子状态的转换、判断，以及决定它们在不同状态下行为的结果。
3优势HFSM有以下几个优势：1.模型可读性强：由于HFSM可以分层描述系统的行为，使得模型更加可读，更容易理解；2.模型易维护：HFSM可以做到调整一个模块不影响其他模块；3.可可重用性：HFSM提供多层次、嵌套结构，可以较大程度上提高软件系统的可重用性，节约开发时间；4.调控正确性：HFSM可以确保模型能够正确地调控和管理复杂系统的多层行为，确保系统的正确运行。
4应用HFSM模型被广泛应用于计算机科学的水平，尤其是自动控制、视觉处理和通信技术等领域的开发工作中，可以高效地描述系统的行为，并实现系统的层次抽象，加快系统设计过程，提高软件系统质量。
因此，多层次状态机模型得到了日益广泛的应用。
c语言写充电的逻辑
c语言写充电的逻辑充电逻辑是指根据充电需求和充电设备的特性，进行充电控制和管理的过程。
下面我将以简体中文为主要语言，介绍C语言编写充电逻辑的实现步骤和原理。
1.了解充电需求和设备特性在开始编写充电逻辑之前，我们首先需要了解充电需求和充电设备的特性。
充电需求可以包括充电电流、充电时间等。
充电设备的特性可以包括充电电压、电流限制等。
这些信息将会影响到后续的充电逻辑设计和实现。
2.设计充电状态机充电状态机是一个有限状态自动机，用于描述充电过程中的不同状态和状态之间的转换关系。
常见的充电状态机包括：待机状态、充电状态、充满状态、异常状态等。
根据充电需求和设备特性，设计并绘制充电状态机图。
3.初始化充电控制参数在开始充电之前，需要初始化充电控制参数。
例如，设定充电电流、电压等初始值，并将参数传递给充电控制器。
4.监测电池状态在充电过程中，需要实时监测电池的状态，包括电压、电流、温度等参数。
通过与预设的阈值进行比较，可以判断充电的状态和进行相应的控制。
5.充电控制根据充电状态机的设计，实现充电控制功能。
例如，在待机状态下，监测到充电电压小于设定值时，切换到充电状态；在充电状态下，若监测到充电电流超过设定的最大电流时，切换到充满状态。
通过控制充电电压和电流，可以实现对充电效果的调控和保护。
6.异常处理在充电过程中，可能会出现各种异常情况，如充电电池过热、充电电压异常等。
需要通过异常处理机制及时捕获和处理异常，并进行相应的操作，如停止充电、降低充电电流等，以确保充电过程的安全和稳定性。
7.充电结束处理当电池的充电状态达到预设的充电容量或充电时间时，需要进行充电结束处理。
可以通过判断电池的电压和电流是否稳定在设定范围内，来确定充电是否结束。
当充电结束时，关闭充电设备，并清空充电控制参数。
8.编写充电控制程序基于上述设计和实现步骤，我们可以使用C语言编写充电控制程序。
程序的结构可以按照上述步骤进行模块化开发。
通过定义变量、函数和数据结构等，实现充电状态机的控制逻辑，与外部设备进行通信和数据交互。
状态机分类
状态机分类
状态机是一种计算模型，它将计算过程看作状态的转换。
根据状态机的特性和实现方式的不同，我们可以将状态机分为以下几类：
1. 有限状态自动机（FSM）
有限状态自动机是最简单的状态机，它包含一组状态和一组转移条件。
在任何时候，状态机只能处于其中一个状态，而转移条件定义了从一个状态到另一个状态的转换。
有限状态自动机通常用于解决识别问题，例如正则表达式匹配。
2. 基于事件的状态机（EFSM）
基于事件的状态机扩展了有限状态自动机的转移条件，使其能够对事件做出响应。
事件可以是内部事件，例如超时或计数器溢出，也可以是外部事件，例如输入或输出。
基于事件的状态机通常用于实现协议或通信模型。
3. 层次状态机（HSM）
层次状态机是一种分层的状态机，它将状态和转移条件分组成层。
每一层都有自己的状态和转移条件，而底层状态机可以控制上层状态机的转换。
层次状态机通常用于处理复杂的控制流程，例如嵌入式系统或游戏引擎。
4. 反应式状态机（RSM）
反应式状态机是一种特殊的状态机，它可以对外部事件做出反应并改变其内部状态。
反应式状态机还可以将其状态和行为分成可
重用的模块，从而使状态机模型更加模块化和可扩展。
反应式状态机通常用于实现基于事件的系统和应用程序。
总之，状态机是一种强大的计算模型，可用于建模和实现各种计算问题。
通过了解不同类型的状态机，我们可以选择最适合特定问题的状态机实现方式。
状态机
用状态机原理进行软件设计池元武展讯通信(上海)有限公司，PLD，上海摘要：本文描述状态机基础理论，以及运用状态机原理进行软件设计和实现的方法。
关键词：有限状态机层次状态机面向对象分析行为继承参考文献[1] Miro Samek, Ph.D《Practical Statecharts in C/C++ Quantum Programming for Embedded Systems》[2] OpenFans/viewArticle.html?id=289缩略语名称描述StateMachineFSM FiniteHSM Hierarchical State MachineOOP Object Oriented ProgrammingUML Unified Modeling LanguageLSP Liskov Substitution PrinciplePoC push to talk over cellular目录第1章引言................................................................................................................................................1-1第2章 FSM概念......................................................................................................................................2-12.1 FSM定义.........................................................................................................................................2-12.2 FSM要素.........................................................................................................................................2-12.2.1 State(状态)......................................................................................................................2-12.2.2 Guard(条件)......................................................................................................................2-12.2.3 Event(事件)......................................................................................................................2-12.2.4 Action(动作)....................................................................................................................2-12.2.5 Transition（迁移）.......................................................................................................2-22.3 FSM图示.........................................................................................................................................2-2 第3章 FSM设计方法..............................................................................................................................3-13.1 C Parser(注释分析程序)..................................................................................................................3-13.2 Calc(计算器)程序举例.....................................................................................................................3-2 第4章 HSM概念......................................................................................................................................4-14.1 programming-by-difference（按照差异编程）..............................................................................4-14.2 HSM图示.........................................................................................................................................4-14.3 HSM分析和OOP分析...................................................................................................................4-24.3.1 state inheritance and class inheritance（状态层次和类层次）..........4-24.3.2 Entry/Exit Actions and Construction/Destruction(进入/退出状态和构造/析构类).............................................................................................................................................4-34.3.3 programming-by-difference（按照差异编程）....................................................................4-34.3.4 abstraction(抽象)........................................................................................................4-4 第5章 HSM设计方法..............................................................................................................................5-15.1继续进行Calc设计......................................................................................................................5-15.2继承关系是否合理.........................................................................................................................5-35.2.1 Transition迁移执行顺序..............................................................................................5-4 第6章 HSM在实际工程的应用..............................................................................................................6-66.1 PoC Audio Player..............................................................................................................................6-66.2 PoC Call Control...............................................................................................................................6-7 第7章 FSM实现......................................................................................................................................7-17.1 nestted switch statement（嵌套switch）........................................................................................7-17.2 state table(状态表)................................................................................................................7-2-i-7.3 Function Address As State(用函数指针作为状态).....................................................7-37.4 QFSM frame(QFSM框架)..........................................................................................................7-5 第8章 HSM实现......................................................................................................................................8-1第9章附录 (1)-ii-图目录图2-1 Keyboard FSM in UML format 1...............................................................................................2-2 图2-2 Keyboard FSM in UML format 2...............................................................................................2-3 图3-1 C comment parser (CParser) FSM..............................................................................................3-2 图3-2 Basic Calc Example....................................................................................................................3-3 图3-3 Basic Calc FSM..........................................................................................................................3-4 图3-4 Basic Calc FSM add “Result” state............................................................................................3-5 图3-5 Basic Calc FSM add “Result” state and Cancel event................................................................3-6 图3-6 Simple Calc HSM.......................................................................................................................3-7 图 4-2 HSM conception.........................................................................................................................4-2 图5-1 substate of operandX..................................................................................................................5-1 图5-2 Full Calc HSM............................................................................................................................5-3 图5-3 State Tree of Calc.......................................................................................................................5-5 图 6-1 HSM of audio Player..................................................................................................................6-7 图6-2 HSM of Call Control..................................................................................................................6-8-i-第1章引言20多年以前，David Harel创造了状态机理论来描述复杂的交互系统。
状态机编程修炼
优点：结构简单，便于理解。代码比较简练。效率最高。
缺点：代码结构不是太好，仍然只是针对具体问题。 结论：这是一种常用的实现方法。如果没有更好的选择， 可以使用。
3
TABLE 2
第 三 章 状 态 机 修 编 程 炼
优 缺 点
这TABLE 2 只是TABLE 1 的改良版本，将Action 封装API。
响状态机的行为。
Event（事件）
就是在一定的时间和空间上发生 的对系统有意义的事情。
第 二 章
编 程
为 什 么 要 用 状 态 机
节省时间
从无序的，繁重的工作中解脱
1
IF...ELSE IF...ELSE
第 三 章 状 态 机 修 编 程 炼
2
SWITCH...CASE
第 三 章 状 态 机 修 编 程 炼
勤恳 （Diligence） 充分利用时间， 不浪费
定计划，保持适度的勤恳。
也就是说，勤恳必须在做正确的事和正确地做事这两个前提条件下，否则，盲目的勤恳，对实现时
间管理的效益作用不大，反而让自己活的很累。
黄师傅
效益
效能
效率
勤恳
勤恳再次之。也就是说， 做好时间管理，选择做最 重要的事（效能）是根本， 然后再正确地去做事（效 率），最后再根据前两个 要素的实际效果并结合原
效益 （Benefit） 效果与利益，是 最终追求的结果
效能 （Effectiveness） 强调目的正确、 效果有利
效率（Efficiency） 是指在单位时间 里完成的工作量
第 三 章 状 态 机 修 编 程 炼
缺点：代码冗长。
结论：这种代码结构感觉比较冗长，不建议在复 杂的状态机中使用。
C语言中的状态机实现
C语言中的状态机实现引言：状态机是一种常见的编程技术，广泛应用于许多领域，包括嵌入式系统、通信协议等。
在C语言中，我们可以通过编写状态机来实现复杂的逻辑控制和状态转换。
本文将介绍C语言中状态机的实现方法，以及一些实例案例，帮助读者更好地理解和应用状态机。
一、什么是状态机？状态机，又称有限状态自动机（Finite State Machine，FSM），是一种数学模型，用于描述系统的所有可能状态以及在不同状态下的行为。
状态机由一组状态、初始状态、状态转移条件和状态转移动作组成，通过不断地改变当前状态和响应输入条件来实现对系统的控制。
二、C语言中的状态机实现方法在C语言中，我们可以使用多种方式实现状态机，包括基于if-else语句的状态机、基于switch-case语句的状态机以及使用函数指针表的状态机。
下面将分别介绍这些方法。
1. 基于if-else语句的状态机实现基于if-else语句的状态机是最简单的实现方式。
我们可以使用一个整型变量来表示当前状态，然后使用一系列的if-else语句来判断当前状态，并执行相应的操作。
下面是一个简单的示例代码：```c#include <stdio.h>// 定义状态#define STATE_IDLE 0#define STATE_WORKING 1#define STATE_FINISHED 2int main() {int currentState = STATE_IDLE;while (1) {// 根据当前状态执行相应操作if (currentState == STATE_IDLE) {printf("当前状态：空闲\n");// 执行空闲状态下的操作} else if (currentState == STATE_WORKING) { printf("当前状态：工作中\n");// 执行工作中状态下的操作} else if (currentState == STATE_FINISHED) { printf("当前状态：已完成\n");// 执行已完成状态下的操作}// 状态转移条件// ...// 更新当前状态// ...}return 0;}```2. 基于switch-case语句的状态机实现基于switch-case语句的状态机是常见的实现方式。
状态机之C++解析
状态机之C++解析2008-11-18 作者：CppExplore 来源：一、状态机描述状态机理论最初的发展在数字电路设计领域。
在数字电路方面，根据输出是否与输入信号有关，状态机可以划分为Mealy型和Moore型状态机；根据输出是否与输入信号同步，状态机可以划分为异步和同步状态机。
而在软件设计领域，状态机设计的理论俨然已经自成一体。
Moore 型状态机的输出只和当前状态有关，和输入无关，如果在软件设计领域设计出这种类型的状态机，则该状态机接受的事件都是无内蕴信息的事件（输入）。
Mealy型状态机的输入是由当前状态和输入共同决定，对应到软件设计领域，则该状态机接收的事件含有内蕴信息，并且影响状态机的输出。
显然，这种划分在软件设计领域毫无意义。
虽然软件设计领域的状态机也有同步和异步的划分，但和数字电路方面的同步异步已经不同。
除了《数字电路》，涉及到状态机的课程就是《编译原理》了（本人属计算机专业，其它专业是否涉及到状态机就不清楚了）。
下面简单回顾一下《编译原理》里有关有限状态机的描述。
在编译原理课程里面，对有限状态机的描述仅限在编译领域，特定状态，针对输入字符，发生状态改变，没有额外的行为，另编译原理里有限状态机的构成要素，还包含唯一的初始状态和一个终态集。
数学语言描述如下：一个有限状态机M是一个五元组，M=(K,E,T,S,Z)。
其中（1)K是一个有穷集，其中的每个元素称为状态(2)E是一个有穷字母表，它的每个元素称为一个输入字符（3）T是转换函数，是K×E->K上的映射(4)S是K中的元素，是唯一的一个初态（5） Z是K的一个子集，是一个终态集，或者叫结束集。
很明显，状态机在编译原理里的讲解已经特化，输入被定位为字符集，状态改变的时候没有额外动作发生。
与编译原理中的状态机不同，软件设计领域中通用状态机的输入不是字符集，而是被称作事件的结构（可以是结构体，也可以是类对象），并且特定的状态下，针对发生的事件，不仅发生状态改变，而且产生动作。
c signal函数
c signal函数C语言信号处理函数，又称C signal函数，是一种用于编写程序的C语言函数。
它包括四个基本的函数，在Unix系统中都有其各自的实现：signal（）、sigaction（）、sigprocmask（）和sigemptyset （）。
它们的作用主要是对进程的信号进行处理，以满足应用程序的需求。
C signal函数的第一个函数是signal（），它可以用来传入一个信号，并在信号发生时，调用处理函数，这就是信号处理函数。
Signal （）函数可以根据应用程序的需求，指定不同的行为，这样就可以对某个特定的信号做出反应。
第二个C signal函数是sigaction（），它是一个更加灵活的信号处理函数，能够更好的控制信号处理函数的行为。
Sigaction（）可以传入三个参数：信号编号，处理函数指针，和一个被称为sigaction结构体（struct sigaction）的参数，其中可以设置不同类型的信号处理行为。
sigprocmask（）函数可以用来指定挂起或忽略一个或多个信号，这样来组成信号处理过程中可以使用的信号集合。
最后是sigemptyset（）函数，它用来初始化一个信号集，即把信号集里面的所有信号设为无效，以便让应用程序在信号处理过程中有更好的控制。
C signal函数使得在应用程序中对信号的处理变得更加灵活，即可以根据不同的需求来指定不同的操作，使程序更容易实现更复杂的功能。
但是，由于C语言信号处理函数的复杂性，编写程序时需要更加小心，以免出现意外的错误。
因此，当使用C signal函数时，应该细心检查代码，确保不会出现意外的情况，以防止对程序的运行造成影响。
另外，C signal函数也可以用来调试程序，通过设置特定的信号处理函数，可以在程序出现异常时，了解程序的运行情况，有助于查找和修复程序中的错误。
总之，C signal函数是一种功能强大的C语言函数，可以用来帮助程序员对程序的运行状态做出及时的反应，从而使程序更加可靠可控。
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）
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：/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_milliseconds24. * 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。
状态机在pic单片机中的运用
状态机在pic单片机中的运用一、状态机的概念和原理状态机（State Machine）是一种用于描述系统行为的数学模型，其基本思想是将系统的行为抽象成一系列状态，并定义状态之间的转移条件。
在状态机中，系统的行为由当前状态和输入所决定，并根据事先定义好的状态转移规则进行状态转移。
1. 状态（State）：系统处于的特定状态，可以是有限个离散状态或连续状态。
2. 转移（Transition）：状态之间的转移，由特定条件触发。
3. 动作（Action）：状态转移过程中执行的操作。
状态机可以分为两种：有限状态机（Finite State Machine，FSM）和层次状态机（Hierarchical State Machine，HSM）。
有限状态机是最基本的状态机形式，状态之间的转移是简单的一对一关系；层次状态机则通过定义层次结构，将状态和状态转移进行分层，实现更复杂的系统行为描述。
二、状态机在PIC单片机中的应用PIC单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，具有低功耗、高性能和丰富的外设资源等特点。
状态机在PIC单片机中的应用广泛，主要体现在以下几个方面：1. 任务调度：状态机可以用于任务的调度和管理。
通过定义不同的状态来表示不同的任务，根据特定条件触发状态转移，实现任务的切换和调度。
这种方式可以提高系统的实时性和响应性。
2. 输入处理：状态机可以用于处理输入信号。
通过定义不同的状态来表示输入信号的不同状态，根据输入信号触发状态转移，实现对输入信号的处理和响应。
例如，在数字输入设备中，可以通过状态机来处理按键的不同操作。
3. 输出控制：状态机可以用于控制输出信号。
通过定义不同的状态来表示输出信号的不同状态，根据特定条件触发状态转移，实现对输出信号的控制。
例如，在电机控制系统中，可以通过状态机来控制电机的启动、停止和转速等。
4. 错误处理：状态机可以用于处理系统错误。
通过定义不同的状态来表示系统的不同错误状态，根据特定条件触发状态转移，实现对错误的处理和恢复。
C语言中的system函数详解
C语言中的system函数详解在C语言中，system函数是一种用于执行操作系统命令的函数。
它允许程序调用操作系统提供的外部命令，并在程序中等待该命令执行完成。
system函数在执行时将调用操作系统的系统调用来实现，因此其行为会受到操作系统的影响。
system函数的原型如下：int system(const char *command);其中，command参数是一个字符串，表示要执行的命令。
函数返回值是一个整数，表示命令的执行结果。
下面详细解释一下system函数的用法和注意事项：1.参数类型和值system函数的参数是一个字符串，表示要执行的命令。
这个字符串可以包含任何有效的操作系统命令，包括外部可执行文件、shell命令等。
需要注意的是，command参数是只读的，不能修改。
2.返回值system函数的返回值是一个整数，表示命令的执行结果。
如果命令执行成功，返回值通常是0；如果命令执行失败，返回值通常是非0的错误码。
具体返回值的意义取决于操作系统和执行的命令。
3.函数调用方式system函数可以通过两种方式调用：直接调用和间接调用。
直接调用是指在程序中直接使用system函数名来调用该函数，例如：system("ls -l")。
间接调用是指通过其他方式执行system函数，例如：通过函数指针、系统调用等。
4.错误处理当system函数执行失败时，可以通过检查返回值来判断错误原因。
不同的操作系统和命令会有不同的错误码定义，可以查阅相关文档或使用调试工具来获取更多信息。
5.安全性问题在使用system函数时需要注意安全性问题。
如果command参数来自不可信的来源或者包含恶意的输入，可能会导致程序执行未预期的命令或者遭受攻击。
因此，在使用system函数时应该谨慎处理输入参数，并进行必要的过滤和验证。
6.可移植性问题由于system函数依赖于操作系统提供的系统调用，因此其行为会受到操作系统的影响。
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分类：本文讲述层次状态机实现形式中的行为继承。
从行为继承与类继承之间的OO类相似来看，一个成功的层次状态机应该能够模拟下列属于C++对象模型。
✧使用和维护简单✧应允许转态机拓扑容易改变，不应要求转换连接的人工代码，所需要的修改限制在代码的一个地方。
✧提供好的运行-时间效率和小的存储。
✧遵守C++中的“零额外开销”原则。
为了满足上面的要求，层次状态机的实现着重于下面的主要元素：✧完全支持行为继承的层次关系✧用状态进入和退出动作实现有保证得初始化和清除✧通过类继承支持规定的状态模型1.基本要素(1)状态：在层次状态的情形下，状态处理器必须返回朝状态，这导致层次状态处理特征标记的递归定义。
构造这种特征标记在C++是不可能的，于是定义下面宏来近似：typedef void (* QPseudoState)(QEVENT const *pEvent);typedef QPseudoState (* QState)(QEVENT const *pEvent);(2)进入/退出动作和初始状态：这些元素是状态专有的特征，在转态中他们被定义，而特别的是与到达状态所进过的路径无关。
保留信号的转态定义为：typedef enum tagQSIG{Q_EMPTY_SIG = 1,Q_INIT_SIG,Q_ENTRY_SIG,Q_EXIT_SIG,Q_USER_SIG,} QSIG;状态处理机可以用一般的switch语句规定适当的用例处理这些信号，可以自由的执行相应信号的操作。
(3)状态转换：状态处理机用Q_TRAN实现状态转换，并且在原状态的上下文中执行动作，即：改变状态之前调用Q_TRAN（和UML规定不一致）。
#define Q_TRAN(target_) Q_TranDyc((QState)(target_))(4)Top状态和初始伪状态：每个层次状态机都有一个Top状态，包括整个状态的所有其它元素。
Top状态没有超状态，用户也不能覆盖；Top状态的唯一目的是提供状态层次的最高的根，使最高处理器能返回Top;Top状态唯一能订制的是初始化。
初始化伪状态处理机仅规定初始化转换，必须指明被窃套的Top状态的状态机的缺省状态。
2.实现代码：(1)头文件代码：#ifndef STATE_INHERIT_H#define STATE_INHERIT_Htypedef unsigned short QSIG;// Define the signal of state machineenum{Q_EMPTY_SIG = 0,Q_INIT_SIG = 1,Q_ENTRY_SIG,Q_EXIT_SIG,Q_USER_SIG};// Define the signal of state machinetypedef struct tagQEVENT{QSIG sig;unsigned char *pEvent1;unsigned char *pEvent2;// TODO: add fields to the event} QEVENT;// define state data typetypedef void (* QPseudoState)(QEVENT const *pEvent); typedef QPseudoState (* QState)(QEVENT const *pEvent); typedef QPseudoState QSTATE;#define Q_TRIGGER(state, sig) \(QState)(*(state))((QEVENT*)&pkgStdEvt[sig])// define a transation that don't change the state,// just treat the pEvent with the target state.// this is used by concurrent state#define Q_INIT(target_) Init_((QState)(target_));#define Q_TRAN(target_) Q_TranDyc((QState)(target_));void Init_(QState target);void Q_Init(QSTATE target);void Q_Initial(QEVENT const* pQevt);void Q_Dispatch(QEVENT const* pQevt);void Q_TranDyc(QState target);#endif//STATE_INHERIT_H(2)实体代码：#include <stdio.h>#include <assert.h>#include "state_inherit.h"static QState srcState; // source state static QState actState; // active state static QEVENT const pkgStdEvt[] ={{Q_EMPTY_SIG, 0, 0},{Q_INIT_SIG, 0, 0},{Q_ENTRY_SIG, 0, 0},{Q_EXIT_SIG, 0, 0}};void Q_Initial(QEVENT const* pQevt){printf("Top_Init;");}void Q_Dispatch(QEVENT const* pQevt){for (srcState = actState; srcState;srcState = (QState)(*srcState)(pQevt)) {}}void Init_(QState target){actState = target;}void Q_Init(QSTATE target){register QState s;actState = (QState)target;srcState = (QState)Q_Initial;s = actState; // save actState in a temporary(*(QPseudoState)srcState)((QEVENT*)0); // top-most initial tran.// initial transition must go one level deeps = actState; // update the temporaryQ_TRIGGER(s, Q_ENTRY_SIG); // enter the state while (0 == Q_TRIGGER(s, Q_INIT_SIG)){// init handled// initial transition must go one level deeps = actState;Q_TRIGGER(s, Q_ENTRY_SIG); // enter the substate}}void Q_TranDyc(QState target){QState entry[8], p, q, s, *e, *lca;for (s = actState; s != srcState; ){QState t;t = Q_TRIGGER(s, Q_EXIT_SIG);if (t){// exit action unhandled, t points to superstates = t;}else{// exit action handled, elicit superstates = Q_TRIGGER(s, Q_EMPTY_SIG);}}*(e = &entry[0]) = 0;*(++e) = target; // assume entry to target// (a) check source == target (transition to self)if (srcState == target){Q_TRIGGER(srcState, Q_EXIT_SIG); // exit source goto inLCA;}// (b) check source == target->superp = Q_TRIGGER(target, Q_EMPTY_SIG);if (srcState == p) goto inLCA;//(c) check source->super == target->super (most common)q = Q_TRIGGER(srcState, Q_EMPTY_SIG);if (q == p){Q_TRIGGER(srcState, Q_EXIT_SIG); // exit source goto inLCA;}// (d) check source->super == targetif (q == target){Q_TRIGGER(srcState, Q_EXIT_SIG); // exit source--e; // not enter the LCA goto inLCA;}// (e) check rest of source == target->super->super... hierarchy*(++e) = p;for (s = Q_TRIGGER(p, Q_EMPTY_SIG); s; s = Q_TRIGGER(s, Q_EMPTY_SIG)) {if (srcState == s){goto inLCA;}*(++e) = s;}Q_TRIGGER(srcState, Q_EXIT_SIG); // exit source // (f) check rest of source->super == target->super->super...for (lca = e; *lca; --lca){if (q == *lca){e = lca - 1; // do not enter the LCAgoto inLCA;}}// (g) check each srcState->super->super..for each target...for (s = q; s; s = Q_TRIGGER(s, Q_EMPTY_SIG)){for (lca = e; *lca; --lca){if (s == *lca){e = lca - 1; // do not enter the LCAgoto inLCA;}}Q_TRIGGER(s, Q_EXIT_SIG); // exit s}assert(0); // malformed HSMinLCA: // now we are in the LCA of srcState and targetassert(e < &entry[sizeof(entry) / sizeof(*entry)]); // entry fits while (s = *e--){// retrace the entry path in reverse orderQ_TRIGGER(s, Q_ENTRY_SIG); // enter s}actState = target; // update current state while (0 == Q_TRIGGER(target, Q_INIT_SIG)){// initial transition must go one level deepassert(target == Q_TRIGGER(actState, Q_EMPTY_SIG));target = actState;Q_TRIGGER(target, Q_ENTRY_SIG); // enter target }3.范例：(1)范例状态图(2)范例代码#include <stdio.h>#include "state_inherit.h"QSTATE s0(QEVENT const *e);QSTATE s1(QEVENT const *e);QSTATE s2(QEVENT const *e);QSTATE s11(QEVENT const *e);QSTATE s21(QEVENT const *e);QSTATE s211(QEVENT const *e);QSTATE Q_Top(QEVENT const *e);static void Initial(QEVENT const *e);static bool bFoo;enum QSignals {A_SIG = Q_USER_SIG,B_SIG, C_SIG, D_SIG, E_SIG, F_SIG, G_SIG, H_SIG};static const QEVENT testQEvt[] ={{A_SIG, 0, 0}, {B_SIG, 0, 0}, {C_SIG, 0, 0}, {D_SIG, 0, 0}, {E_SIG, 0, 0}, {F_SIG, 0, 0}, {G_SIG, 0, 0}, {H_SIG, 0, 0} };int main(){printf("Hiberarchy state machine testing\n");Initial(0); // trigger initial transition for (;;){char c;printf("\nSignal<-");c = getc(stdin);getc(stdin); // discard '\n'if (c < 'a' || 'h' < c) {return 0;}Q_Dispatch(&testQEvt[c - 'a']); // dispatch}return 0;}static QSTATE Q_Top(QEVENT const *e){return 0;}void Initial(QEVENT const *e){bFoo = false;Q_Init((QSTATE)s0);}QSTATE s0(QEVENT const *e) {if (e != NULL){switch (e->sig){case Q_ENTRY_SIG: printf("s0-ENTRY;"); return 0;case Q_EXIT_SIG: printf("s0-EXIT;"); return 0;case Q_INIT_SIG: printf("s0-INIT;"); Q_INIT(s1); return 0;case E_SIG: printf("s0-E;"); Q_TRAN(s211); return 0; }}return (QSTATE)Q_Top;}QSTATE s1(QEVENT const *e) {switch (e->sig) {case Q_ENTRY_SIG: printf("s1-ENTRY;"); return 0;case Q_EXIT_SIG: printf("s1-EXIT;"); return 0;case Q_INIT_SIG: printf("s1-INIT;");Q_INIT(s11); return 0;case A_SIG: printf("s1-A;"); Q_TRAN(s1); return 0;case B_SIG: printf("s1-B;"); Q_TRAN(s11); return 0;case C_SIG: printf("s1-C;"); Q_TRAN(s2); return 0;case D_SIG: printf("s1-D;"); Q_TRAN(s0); return 0;case F_SIG: printf("s1-F;"); Q_TRAN(s211);return 0;}return (QSTATE)s0;}QSTATE s11(QEVENT const *e) {switch (e->sig) {case Q_ENTRY_SIG: printf("s11-ENTRY;"); return 0;case Q_EXIT_SIG: printf("s11-EXIT;"); return 0;case G_SIG: printf("s11-G;"); Q_TRAN(s211); return 0;case H_SIG: // internal transition with a guard if (bFoo){ // test the guard conditionprintf("s11-H;");bFoo = false;return 0;}break;}return (QSTATE)s1;}QSTATE s2( QEVENT const *e) {switch (e->sig) {case Q_ENTRY_SIG: printf("s2-ENTRY;"); return 0;case Q_EXIT_SIG: printf("s2-EXIT;"); return 0;case Q_INIT_SIG: printf("s2-INIT;");Q_INIT(s21); return 0;case C_SIG: printf("s2-C;"); Q_TRAN(s1); return 0;case F_SIG: printf("s2-F;"); Q_TRAN(s11); return 0;}return (QSTATE)s0;}QSTATE s21(QEVENT const *e) {switch (e->sig) {case Q_ENTRY_SIG: printf("s21-ENTRY;"); return 0;case Q_EXIT_SIG: printf("s21-EXIT;"); return 0;case Q_INIT_SIG:printf("s21-INIT;");Q_INIT(s211);return 0;case B_SIG: printf("s21-C;"); Q_TRAN(s211);return 0;case H_SIG: // self transition with a guard if (!bFoo){ // test the guard conditionprintf("s21-H;");bFoo = true;Q_TRAN(s21); // self transitionreturn 0;}break; //break to return the superstate }return (QSTATE)s2;}QSTATE s211(QEVENT const *e) {switch (e->sig) {case Q_ENTRY_SIG: printf("s211-ENTRY;"); return 0;case Q_EXIT_SIG: printf("s211-EXIT;"); return 0;case D_SIG: printf("s211-D;"); Q_TRAN(s21); return 0;case G_SIG: printf("s211-G;"); Q_TRAN(s0); return 0;}return (QSTATE)s21;}(3)输出结果：Hiberarchy state machine testingTop_Init;s0-ENTRY;s0-INIT;s1-ENTRY;s1-INIT;s11-ENTRY;Signal<-as1-A;s11-EXIT;s1-EXIT;s1-ENTRY;s1-INIT;s11-ENTRY;Signal<-es0-E;s11-EXIT;s1-EXIT;s2-ENTRY;s21-ENTRY;s211-ENTRY;Signal<-es0-E;s211-EXIT;s21-EXIT;s2-EXIT;s2-ENTRY;s21-ENTRY;s211-ENTRY; Signal<-aSignal<-hs21-H;s211-EXIT;s21-EXIT;s21-ENTRY;s21-INIT;s211-ENTRY;Signal<-hSignal<-x说明：上面功能都是通过C语言实现的，大家可以将其用C++实现，共享一下。