用C++来实现有限状态机（附代码）

这篇文章旨在详细介绍C++有限状态机的相关知识。文中的示例代码提供了详细的说明，具有一定的参考价值。如果你对此感兴趣，可以参考以下内容。

目录：

1. 有限状态机的四大要素：本节介绍了构成有限状态机的四个核心要素，包括状态、转移条件、转移动作和终止条件。

2. 使用C++函数指针实现有限状态机：本节示范了使用C++函数指针来实现有限状态机的方法。通过定义不同的状态和转移条件，通过函数指针来触发相应的转移动作。

3. 总结：文章对C++有限状态机的实现进行了总结，并欢迎读者提出更好的实现方法。

在最近的学习过程中，作者打算学习设计模式中的状态模式。然而，对有限状态机和状态模式之间的关系并不是很了解。因此，作者决定使用C++来实现一个简单的案例，复习了一下有限状态机的概念。如果你对此有更好的实现方法，欢迎在留言中提出。

希望这篇文章对你有所帮助，提供了关于C++有限状态机的相关资料。

有限状态机四大要素

• 现态：当前所处状态
• 次态：当条件满足后，即将转移的下一个状态
• 动作：当满足某个事件时执行的动作；动作执行完毕后可以转移到另一个状态或保持原有状态
• 条件：转移状态所需的条件，当满足条件时，会触发一个动作或进行状态转移

C++函数指针实现

案例：学生的日常生活。

• 学生的日常生活包含以下几个状态：起床、上学、吃午饭、做作业、睡觉；
• 每个状态之间进行转移需要执行相应的事件。

我分为以下几个步骤来实现：

• （1）绘制状态转移图

• （2）创建状态转移的FSMItem类

• • 枚举：所有状态State、所有事件Event；
  • 成员变量：现态_curState、事件_event、次态_nextState
  • 成员函数：动作函数

• （3）创建有限状态机FSM类

• • 成员变量：状态转移表vector _fsmTable
  • 成员函数：初始化状态转移表、状态转移、根据事件执行相应动作

• （4）测试FSM

（1）绘制状态转移图

（2）FSMItem类

//FSM状态项
class FSMItem
{
    friend class FSM;
private:
     //动作函数
    static void getUp()
{
        cout "student is getting up!" go2School()
{
        cout "student is going to school!" haveLunch()
{
        cout "student is having lunch!" doHomework()
{
        cout "student is doing homework!" sleeping()
{
        cout "student is sleeping!" 

（3）FSM类

class FSM
{
public:
    //初始化状态机
    FSM(FSMItem::State curState= FSMItem::GETUP):_curState(curState)
    {
        initFSMTable();
    }
    //状态转移
    void transferState(FSMItem::State nextState)
    {
        _curState = nextState;
    }
    //根据当前状态和发生的事件，执行相应的动作，并进行状态转移
    void handleEvent(FSMItem::Events event)
    {
        FSMItem::State  curState = _curState;   //现态
        void (*action)() = nullptr;//动作
        FSMItem::State nextState;  //次态
        bool flag = false;
        for (int i = 0; i if (event == _fsmTable[i]->_event && curState == _fsmTable[i]->_curState)
            {
                flag = true;
                action = _fsmTable[i]->_action;
                nextState = _fsmTable[i]->_nextState;
                break;
            }
        }
        //找到对应的状态项，执行动作，转移状态
        if (flag)
        {
            if (action)
            {
                action();
            }
            transferState(nextState);
        }
    }
private:
    //根据画的状态转移图初始化状态转移表
    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;  //现态
private:
    vector _fsmTable;  //状态转移表
};

（4）测试FSM

#include
#include
using namespace std;
//测试事件变换
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 " " is coming..." handleEvent(event);
        cout "fsm current state is " _curState return 0;
}

执行效果：

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，后台回复 状态机 查看状态机的更多内容！

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