C++有限狀態(tài)機實現(xiàn)詳解
更新時間:2021年10月09日 09:58:21 作者:fenghaze
這篇文章主要為大家詳細介紹了C++有限狀態(tài)機的相關(guān)資料,文中示例代碼介紹的非常詳細,具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們可以參考一下
前提:因為最近打算學設(shè)計模式的狀態(tài)模式,但不是很明白有限狀態(tài)機和狀態(tài)模式之間的關(guān)系,索性用C++實現(xiàn)了一個簡單案例復(fù)習了一下FSM,如果有更好的實現(xiàn)方法,歡迎留言
有限狀態(tài)機四大要素
- 現(xiàn)態(tài):當前所處狀態(tài)
- 次態(tài):當條件滿足后,即將轉(zhuǎn)移的下一個狀態(tài)
- 動作:當滿足某個事件時執(zhí)行的動作;動作執(zhí)行完畢后可以轉(zhuǎn)移到另一個狀態(tài)或保持原有狀態(tài)
- 條件:轉(zhuǎn)移狀態(tài)所需的條件,當滿足條件時,會觸發(fā)一個動作或進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移
C++函數(shù)指針實現(xiàn)
案例:學生的日常生活。
- 學生的日常生活包含以下幾個狀態(tài):起床、上學、吃午飯、做作業(yè)、睡覺;
- 每個狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)移需要執(zhí)行相應(yīng)的事件。
我分為以下幾個步驟來實現(xiàn):
- (1)繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
- (2)創(chuàng)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移的FSMItem類
- 枚舉:所有狀態(tài)State、所有事件Event;
- 成員變量:現(xiàn)態(tài)_curState、事件_event、次態(tài)_nextState
- 成員函數(shù):動作函數(shù)
- (3)創(chuàng)建有限狀態(tài)機FSM類
- 成員變量:狀態(tài)轉(zhuǎn)移表vector<FSMItem*> _fsmTable
- 成員函數(shù):初始化狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移、根據(jù)事件執(zhí)行相應(yīng)動作
- (4)測試FSM
(1)繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

(2)FSMItem類
//FSM狀態(tài)項
class FSMItem
{
friend class FSM;
private:
//動作函數(shù)
static void getUp()
{
cout << "student is getting up!" << endl;
}
static void go2School()
{
cout << "student is going to school!" << endl;
}
static void haveLunch()
{
cout << "student is having lunch!" << endl;
}
static void doHomework()
{
cout << "student is doing homework!" << endl;
}
static void sleeping()
{
cout << "student is sleeping!" << endl;
}
public:
//枚舉所有狀態(tài)
enum State
{
GETUP = 0,
GOTOSCHOOL,
HAVELUNCH,
DOHOMEWORK,
SLEEP
};
//枚舉所有事件
enum Events
{
EVENT1 = 0,
EVENT2,
EVENT3
};
public:
//初始化構(gòu)造函數(shù)
FSMItem(State curState, Events event, void(*action)(), State nextState)
:_curState(curState), _event(event), _action(action), _nextState(nextState) {}
private:
State _curState; //現(xiàn)態(tài)
Events _event; //條件
void (*_action)(); //動作
State _nextState; //次態(tài)
};
(3)FSM類
class FSM
{
public:
//初始化狀態(tài)機
FSM(FSMItem::State curState= FSMItem::GETUP):_curState(curState)
{
initFSMTable();
}
//狀態(tài)轉(zhuǎn)移
void transferState(FSMItem::State nextState)
{
_curState = nextState;
}
//根據(jù)當前狀態(tài)和發(fā)生的事件,執(zhí)行相應(yīng)的動作,并進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移
void handleEvent(FSMItem::Events event)
{
FSMItem::State curState = _curState; //現(xiàn)態(tài)
void (*action)() = nullptr;//動作
FSMItem::State nextState; //次態(tài)
bool flag = false;
for (int i = 0; i < _fsmTable.size(); i++)
{
if (event == _fsmTable[i]->_event && curState == _fsmTable[i]->_curState)
{
flag = true;
action = _fsmTable[i]->_action;
nextState = _fsmTable[i]->_nextState;
break;
}
}
//找到對應(yīng)的狀態(tài)項,執(zhí)行動作,轉(zhuǎn)移狀態(tài)
if (flag)
{
if (action)
{
action();
}
transferState(nextState);
}
}
private:
//根據(jù)畫的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖初始化狀態(tài)轉(zhuǎn)移表
void initFSMTable()
{
_fsmTable.push_back(new FSMItem(FSMItem::GETUP, FSMItem::EVENT1, &FSMItem::getUp, FSMItem::GOTOSCHOOL));
_fsmTable.push_back(new FSMItem(FSMItem::GOTOSCHOOL, FSMItem::EVENT2, &FSMItem::go2School, FSMItem::HAVELUNCH));
_fsmTable.push_back(new FSMItem(FSMItem::HAVELUNCH, FSMItem::EVENT3, &FSMItem::haveLunch, FSMItem::DOHOMEWORK));
_fsmTable.push_back(new FSMItem(FSMItem::DOHOMEWORK, FSMItem::EVENT1, &FSMItem::doHomework, FSMItem::SLEEP));
_fsmTable.push_back(new FSMItem(FSMItem::SLEEP, FSMItem::EVENT2, &FSMItem::sleeping, FSMItem::GETUP));
}
public:
FSMItem::State _curState; //現(xiàn)態(tài)
private:
vector<FSMItem*> _fsmTable; //狀態(tài)轉(zhuǎn)移表
};
(4)測試FSM
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
//測試事件變換
void testEvent(FSMItem::Events& event)
{
switch (event)
{
case FSMItem::EVENT1:
event = FSMItem::EVENT2;
break;
case FSMItem::EVENT2:
event = FSMItem::EVENT3;
break;
case FSMItem::EVENT3:
event = FSMItem::EVENT1;
break;
}
}
int main()
{
FSM *fsm = new FSM();
auto event = FSMItem::EVENT1;
while (1)
{
cout << "event " << event << " is coming..." << endl;
fsm->handleEvent(event);
cout << "fsm current state is " << fsm->_curState << endl;
testEvent(event);
}
return 0;
}
執(zhí)行效果:

總結(jié)
本篇文章就到這里了,希望能夠給你帶來幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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