如何实现C++有限状态机

本篇内容主要讲解"如何实现C++有限状态机"，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习"如何实现C++有限状态机"吧!

目录

• 有限状态机四大要素

• C++函数指针实现

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!" << 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:    //枚举所有状态    enum State    {        GETUP = 0,        GOTOSCHOOL,        HAVELUNCH,        DOHOMEWORK,        SLEEP    };    //枚举所有事件    enum Events    {        EVENT1 = 0,        EVENT2,        EVENT3    };public:    //初始化构造函数    FSMItem(State curState, Events event, void(*action)(), State nextState)        :_curState(curState), _event(event), _action(action), _nextState(nextState) {}private:    State   _curState;      //现态    Events  _event;         //条件    void    (*_action)();   //动作    State   _nextState;     //次态};

（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 < _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#includeusing 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 " << event << " is coming..." << endl;        fsm->handleEvent(event);        cout << "fsm current state is " << fsm->_curState << endl;        testEvent(event);    }    return 0;}

到此，相信大家对"如何实现C++有限状态机"有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！