本文来源：用C语言实现有限状态自动机FSM

一、状态机实现的要素

首先，分析一下一个普通的状态机究竟要实现哪些内容。

状态机存储从开始时刻到现在的变化，并根据当前输入，决定下一个状态。这意味着，状态机要存储状态、获得输入（我们把它叫做跳转条件）、做出响应。

如上图所示，{s1, s2, s3}均为状态，箭头c1/a1表示在s1状态、输入为c1时，跳转到s2，并进行a1操作。

最下方为一组输入，状态机应做出如下反应：

当前状态 输入 下一个状态 动作

s1 c1 s2 a1

s2 c2 s3 a2

s3 c1 s2 a3

s2 c2 s3 a2

s3 c1 s2 a3

s2 c1 s_trap a_trap

s_trap c1 s_trap a_trap

当某个状态遇到不能识别的输入时，就默认进入陷阱状态，在陷阱状态中，不论遇到怎样的输入都不能跳出。

为了表达上面这个自动机，我们定义它们的状态和输入类型：

typedef int state;

typedef int condition;

#define

STATES 4

#define

STATE1 0

#define

STATE2 1

#define

STATE3 2

#define

STATETRAP 3

#define

CONDITIONS 2

#define

CONDITION1 0

#define

CONDITION2 1

总结一下，我们需要定义的有状态、输入、行为（动作+下一个状态），其中，行为的个数是“状态数*输入数量”（其中有一些是重复的）；其中动作一般来说可以用一个函数指针来实现。

二、具体设计

在嵌入式环境中，由于存储空间比较小，因此把它们全部定义成宏。此外，为了降低执行时间的不确定性，我们使用O(1)的跳转表来模拟状态的跳转。

首先定义跳转类型：

typedef void (*actiontype)(state

mystate, condition condition);

typedef struct

{

state

next;

actiontype

action;

}

trasition, * ptrasition;

然后按照上图中的跳转关系，把三个跳转加一个陷阱跳转先定义出来：

//

(s1, c1, s2, a1)

trasition

t1 = {

STATE2,

action1

};

//

(s2, c2, s3, a2)

trasition

t2 = {

STATE3,

action2

};

//

(s3, c1, s2, a3)

trasition

t3 = {

STATE2,

action3

};

//

(s, c, trap, a1)

trasition

tt = {

STATETRAP,

actiontrap

};

其中的动作，由用户自己完成，在这里仅定义一条输出语句。

1

2

3

4

void action1(State

state, Condition condition)

{

printf("Action

1 triggered.\n");

}

1

最后定义跳转表：

asition

transition_table[STATES][CONDITIONS] = {

/*

c1, c2*/

/*

s1 */&t1,

&tt,

/*

s2 */&tt,

&t2,

/*

s3 */&t3,

&tt,

/*

st */&tt,

&tt,

};

即可表达上文中的跳转关系。

最后定义状态机，如果不考虑多任务请求，那么状态机仅需要存储当前状态便行了。例如：

typedef struct

{

State

current;

}

StateMachine, * pStateMachine;

State

step(pStateMachine machine, Condition condition)

{

pTrasition

t = transition_table[machine->current][condition];

(*(t->action))(machine->current,

condition);

machine->current

= t->next;

return machine->current;

}

总结：我们现在设计实现好了一个状态机，然后要给这个状态机特定的输入，看看状态机的运转情况，以上面图中的那个状态机为例，我们输入的序列是0和1分别代表c1和C2，然后状态s1，s2分别对应0，1.用程序实现这个内容如下

三、程序实现

程序清单：小型状态机的实现

[cpp

#include

#include

#include

typedef int state;

typedef int condition;

#define STATENUM 4

#define STATE1 0

#define STATE2 1

#define STATE3 2

#define STATETRAP 3

#define CONDITIONS 2

#define CONDITION1 0

#define CONDITION2 1

typedef void (* actiontype)(state mystate,condition mycondition);

typedef struct{

state next;

actiontype action;

}trasition, *ptrasition;