क्या एक विशिष्ट राज्य मशीन कार्यान्वयन पैटर्न है?


118

हमें सी में एक साधारण राज्य मशीन को लागू करने की आवश्यकता है
क्या एक मानक स्विच स्टेटमेंट जाने का सबसे अच्छा तरीका है?
हमारे पास एक वर्तमान स्थिति (राज्य) है और संक्रमण के लिए एक ट्रिगर है।


switch(state)
{
  case STATE_1:
     state = DoState1(transition);
     break;
  case STATE_2:
     state = DoState2(transition);
     break;
}
...
DoState2(int transition)
{
   // Do State Work
   ...
   if(transition == FROM_STATE_2) {
     // New state when doing STATE 2 -> STATE 2
   }
   if(transition == FROM_STATE_1) {
    // New State when moving STATE 1 -> STATE 2
   }
   return new_state;
}

क्या सरल राज्य मशीनों के लिए एक बेहतर तरीका है

संपादित करें: C ++ के लिए, मुझे लगता है कि Boost Statechart पुस्तकालय जाने का रास्ता हो सकता है। हालांकि, यह सी के साथ मदद नहीं करता है चलो सी उपयोग मामले पर ध्यान केंद्रित करते हैं।


जवाबों:


134

मैं अधिकांश राज्य मशीनों के लिए टेबल संचालित दृष्टिकोण का उपयोग करना पसंद करता हूं:

typedef enum { STATE_INITIAL, STATE_FOO, STATE_BAR, NUM_STATES } state_t;
typedef struct instance_data instance_data_t;
typedef state_t state_func_t( instance_data_t *data );

state_t do_state_initial( instance_data_t *data );
state_t do_state_foo( instance_data_t *data );
state_t do_state_bar( instance_data_t *data );

state_func_t* const state_table[ NUM_STATES ] = {
    do_state_initial, do_state_foo, do_state_bar
};

state_t run_state( state_t cur_state, instance_data_t *data ) {
    return state_table[ cur_state ]( data );
};

int main( void ) {
    state_t cur_state = STATE_INITIAL;
    instance_data_t data;

    while ( 1 ) {
        cur_state = run_state( cur_state, &data );

        // do other program logic, run other state machines, etc
    }
}

यह निश्चित रूप से कई राज्य मशीनों का समर्थन करने के लिए बढ़ाया जा सकता है, आदि संक्रमण कार्यों को भी समायोजित किया जा सकता है:

typedef void transition_func_t( instance_data_t *data );

void do_initial_to_foo( instance_data_t *data );
void do_foo_to_bar( instance_data_t *data );
void do_bar_to_initial( instance_data_t *data );
void do_bar_to_foo( instance_data_t *data );
void do_bar_to_bar( instance_data_t *data );

transition_func_t * const transition_table[ NUM_STATES ][ NUM_STATES ] = {
    { NULL,              do_initial_to_foo, NULL },
    { NULL,              NULL,              do_foo_to_bar },
    { do_bar_to_initial, do_bar_to_foo,     do_bar_to_bar }
};

state_t run_state( state_t cur_state, instance_data_t *data ) {
    state_t new_state = state_table[ cur_state ]( data );
    transition_func_t *transition =
               transition_table[ cur_state ][ new_state ];

    if ( transition ) {
        transition( data );
    }

    return new_state;
};

टेबल चालित दृष्टिकोण को बनाए रखना और विस्तारित करना आसान है और राज्य आरेखों के लिए मैप करने के लिए सरल है।


आरंभ करने का बहुत अच्छा तरीका, मेरे लिए कम से कम शुरुआत बिंदु। एक टिप्पणी, run_state () की पहली पंक्ति एक शरारती है "।" ऐसा नहीं होना चाहिए।
एटिला फिलिज़

2
यह बेहतर होगा यदि यह उत्तर कम से कम अन्य दो दृष्टिकोणों के बारे में 2 शब्द भी कहे: एक बड़ा स्विच-केस के साथ एक "वैश्विक" विधि, और राज्य डिजाइन पैटर्न के साथ राज्यों को अलग करना और प्रत्येक राज्य को अपने संक्रमण को खुद ही संभालने देना।
erikbwork

नमस्ते, मुझे पता है कि यह पोस्ट पुरानी है, लेकिन मुझे आशा है कि मुझे मेरा जवाब मिल जाएगा :) क्या निश्चित रूप से in_data_t चर में होना चाहिए? मुझे आश्चर्य है कि इंटरप्ट में राज्यों को कैसे बदलना है ... क्या इस चर में संसाधित रुकावट के बारे में जानकारी संग्रहीत करने का एक अच्छा तरीका है? उदाहरण के लिए स्टोर जानकारी कि बटन दबाया गया था ताकि राज्य को बदल दिया जाए।
grongor

@GRoNGoR मुझे लगता है जैसे आप एक इवेंट-संचालित राज्य मशीन के साथ काम कर रहे हैं। मुझे लगता है कि आप इसका उपयोग वास्तव में ईवेंट डेटा को संग्रहीत करने के लिए कर सकते हैं।
ज़िमानो

3
वास्तव में अच्छा स्पर्श कैसे NUM_STATES परिभाषित किया गया है।
एल्बिन स्टिगो

25

आपने एक और C प्रश्न के लिए मेरा उत्तर देखा होगा जहाँ मैंने FSM का उल्लेख किया था! यहाँ है मैं इसे कैसे करते हैं:

FSM {
  STATE(x) {
    ...
    NEXTSTATE(y);
  }

  STATE(y) {
    ...
    if (x == 0) 
      NEXTSTATE(y);
    else 
      NEXTSTATE(x);
  }
}

निम्नलिखित मैक्रो के साथ परिभाषित किया गया है

#define FSM
#define STATE(x)      s_##x :
#define NEXTSTATE(x)  goto s_##x

यह विशिष्ट मामले के अनुरूप संशोधित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, आपके पास एक फ़ाइल हो सकती है FSMFILEजिसे आप अपने FSM को चलाना चाहते हैं, इसलिए आप अगले चार्ट को मैक्रो में पढ़ने की क्रिया को शामिल कर सकते हैं:

#define FSM
#define STATE(x)         s_##x : FSMCHR = fgetc(FSMFILE); sn_##x :
#define NEXTSTATE(x)     goto s_##x
#define NEXTSTATE_NR(x)  goto sn_##x

अब आपके पास दो प्रकार के संक्रमण हैं: एक राज्य में जाता है और एक नया चरित्र पढ़ता है, दूसरा किसी इनपुट का उपभोग किए बिना एक राज्य में जाता है।

आप EOF की हैंडलिंग को कुछ इस तरह से स्वचालित कर सकते हैं:

#define STATE(x)  s_##x  : if ((FSMCHR = fgetc(FSMFILE) == EOF)\
                             goto sx_endfsm;\
                  sn_##x :

#define ENDFSM    sx_endfsm:

इस दृष्टिकोण की अच्छी बात यह है कि आप सीधे उस स्टेट डायग्राम का अनुवाद कर सकते हैं जिसे आप वर्किंग कोड में आकर्षित करते हैं और, इसके विपरीत, आप आसानी से कोड से स्टेट डायग्राम बना सकते हैं।

एफएसएम को लागू करने की अन्य तकनीकों में संक्रमण की संरचना को नियंत्रण संरचनाओं (जबकि, अगर, स्विच ...) में दफन किया जाता है और चर मान द्वारा नियंत्रित किया जाता है (टिपिकल रूप से ए state चर) और यह एक अच्छा चित्र से संबंधित एक जटिल कार्य हो सकता है जटिल कोड।

मैंने यह तकनीक महान "कंप्यूटर भाषा" पत्रिका पर छपे एक लेख से सीखी, जो दुर्भाग्य से, अब प्रकाशित नहीं हुई है।


1
मौलिक रूप से, एक अच्छा FSM पठनीयता के बारे में है। यह एक अच्छा इंटरफ़ेस प्रदान करता है, और कार्यान्वयन उतना ही अच्छा है जितना इसे प्राप्त होता है। यह शर्म की बात है कि भाषा में एक मूल FSM संरचना नहीं है। मैं इसे अब C1X के अतिरिक्त देर से देख सकता हूं!
केलडेन कोवन

3
मैं एम्बेडेड अनुप्रयोगों के लिए इस दृष्टिकोण से प्यार करता हूँ। क्या घटना-संचालित राज्य मशीन के साथ इस दृष्टिकोण का उपयोग करने का एक तरीका है?
एआरएफ

13

मैंने टेबल अप्रोच का भी उपयोग किया है। हालांकि, ओवरहेड है। पॉइंटर्स की दूसरी सूची क्यों स्टोर करें? C के बिना एक फ़ंक्शन () एक कॉन्स्टेंट पॉइंटर है। तो आप कर सकते हैं:

struct state;
typedef void (*state_func_t)( struct state* );

typedef struct state
{
  state_func_t function;

  // other stateful data

} state_t;

void do_state_initial( state_t* );
void do_state_foo( state_t* );
void do_state_bar( state_t* );

void run_state( state_t* i ) {
    i->function(i);
};

int main( void ) {
    state_t state = { do_state_initial };

    while ( 1 ) {
        run_state( state );

        // do other program logic, run other state machines, etc
    }
}

निश्चित रूप से आपके भय कारक (यानी सुरक्षा बनाम गति) के आधार पर आप वैध बिंदुओं की जांच करना चाहते हैं। तीन या दो से अधिक राज्यों की मशीनों के लिए, ऊपर दिए गए दृष्टिकोण को बराबर स्विच या टेबल दृष्टिकोण से कम निर्देश होना चाहिए। आप मैक्रो-ize भी कर सकते हैं:

#define RUN_STATE(state_ptr_) ((state_ptr_)->function(state_ptr_))

इसके अलावा, मैं ओपी के उदाहरण से महसूस करता हूं कि एक सरलीकरण है जो राज्य मशीन के बारे में सोचते / डिजाइन करते समय किया जाना चाहिए। मैं बात नहीं करता कि परिवर्तनकारी राज्य का उपयोग तर्क के लिए किया जाना चाहिए। प्रत्येक राज्य फ़ंक्शन को पिछले राज्य के स्पष्ट ज्ञान के बिना अपनी दी गई भूमिका निभाने में सक्षम होना चाहिए। मूल रूप से आप डिजाइन करते हैं कि जिस राज्य से आप दूसरे राज्य में हैं, वहां से संक्रमण कैसे करें।

अंत में, "कार्यात्मक" सीमाओं के आधार पर एक राज्य मशीन का डिज़ाइन शुरू न करें, उसके लिए उप-फ़ंक्शन का उपयोग करें। इसके बजाय राज्यों को इस आधार पर विभाजित करें कि आपको आगे बढ़ने से पहले कुछ होने की प्रतीक्षा करनी होगी। इससे आपको परिणाम प्राप्त करने से पहले राज्य की मशीन को चलाने की संख्या को कम करने में मदद मिलेगी। यह महत्वपूर्ण हो सकता है जब I / O फ़ंक्शन लिखना, या हैंडलर को बाधित करना।

इसके अलावा, कुछ पेशेवरों और क्लासिक स्विच स्टेटमेंट की विपक्ष:

पेशेवरों:

  • यह भाषा में है, इसलिए यह प्रलेखित और स्पष्ट है
  • राज्यों को परिभाषित किया जाता है जहां उन्हें बुलाया जाता है
  • एक फ़ंक्शन कॉल में कई राज्यों को निष्पादित कर सकते हैं
  • सभी राज्यों के लिए आम कोड स्विच स्टेटमेंट से पहले और बाद में निष्पादित किया जा सकता है

विपक्ष:

  • एक फ़ंक्शन कॉल में कई राज्यों को निष्पादित कर सकते हैं
  • सभी राज्यों के लिए आम कोड स्विच स्टेटमेंट से पहले और बाद में निष्पादित किया जा सकता है
  • स्विच कार्यान्वयन धीमा हो सकता है

उन दो विशेषताओं पर ध्यान दें जो समर्थक और कांग्रेस दोनों हैं। मुझे लगता है कि स्विच राज्यों के बीच बहुत अधिक साझेदारी का अवसर देता है, और राज्यों के बीच अन्योन्याश्रय असहनीय हो सकता है। हालाँकि, कम संख्या में राज्यों के लिए, यह सबसे अधिक पठनीय और रखरखाव योग्य हो सकता है।


10

एक साधारण राज्य मशीन के लिए बस अपने राज्य के लिए एक स्विच स्टेटमेंट और एक एनुम प्रकार का उपयोग करें। अपने इनपुट के आधार पर स्विच स्टेटमेंट के अंदर अपने बदलाव करें। एक वास्तविक कार्यक्रम में आप स्पष्ट रूप से "अगर (इनपुट)" को अपने संक्रमण बिंदुओं के लिए जाँचेंगे। उम्मीद है की यह मदद करेगा।

typedef enum
{
    STATE_1 = 0,
    STATE_2,
    STATE_3
} my_state_t;

my_state_t state = STATE_1;

void foo(char input)
{
    ...
    switch(state)
    {
        case STATE_1:
            if(input)
                state = STATE_2;
            break;
        case STATE_2:
            if(input)
                state = STATE_3;
            else
                state = STATE_1;
            break;
        case STATE_3:
            ...
            break;
    }
    ...
}

1
फ़ंक्शन के अंदर "स्थिति" डालने और इसे स्थिर बनाने के लायक हो सकता है।
स्टीव मेलनिकॉफ

2
@ स्तेव मेलनिकॉफ़: केवल अगर आपने केवल एक राज्य मशीन ली है। इसे फ़ंक्शन के बाहर रखें और आप अपने स्वयं के राज्य के साथ राज्य मशीनों की एक सरणी रख सकते हैं।
विक्की

@ विकी: यदि आवश्यक हो, तो एक फ़ंक्शन में कई राज्य मशीन हो सकती हैं, जैसे कि राज्य चर की एक सरणी के साथ, जो फ़ंक्शन के अंदर रह सकते हैं (स्थिर चर के रूप में) यदि वे कहीं और उपयोग नहीं किए जाते हैं।
स्टीव मेलनिकॉफ

10

में मार्टिन फाउलर की यूएमएल आसुत , वह राज्यों (कोई यमक इरादा) अध्याय 10 राज्य मशीन चित्र (जोर मेरा) में:

एक राज्य आरेख तीन मुख्य तरीकों से लागू किया जा सकता है: नेस्टेड स्विच , स्टेट पैटर्न और स्टेट टेबल

आइए एक मोबाइल फोन के प्रदर्शन के राज्यों के एक सरलीकृत उदाहरण का उपयोग करें:

यहां छवि विवरण दर्ज करें

नेस्टेड स्विच

फाउलर ने C # कोड का एक उदाहरण दिया, लेकिन मैंने इसे अपने उदाहरण के लिए अनुकूलित किया है।

public void HandleEvent(PhoneEvent anEvent) {
    switch (CurrentState) {
    case PhoneState.ScreenOff:
        switch (anEvent) {
        case PhoneEvent.PressButton:
            if (powerLow) { // guard condition
                DisplayLowPowerMessage(); // action
                // CurrentState = PhoneState.ScreenOff;
            } else {
                CurrentState = PhoneState.ScreenOn;
            }
            break;
        case PhoneEvent.PlugPower:
            CurrentState = PhoneState.ScreenCharging;
            break;
        }
        break;
    case PhoneState.ScreenOn:
        switch (anEvent) {
        case PhoneEvent.PressButton:
            CurrentState = PhoneState.ScreenOff;
            break;
        case PhoneEvent.PlugPower:
            CurrentState = PhoneState.ScreenCharging;
            break;
        }
        break;
    case PhoneState.ScreenCharging:
        switch (anEvent) {
        case PhoneEvent.UnplugPower:
            CurrentState = PhoneState.ScreenOff;
            break;
        }
        break;
    }
}

राज्य का पैटर्न

यहाँ GoF स्टेट पैटर्न के साथ मेरे उदाहरण का कार्यान्वयन है:

यहां छवि विवरण दर्ज करें

राज्य तालिकाएँ

फाउलर से प्रेरणा लेते हुए, यहां मेरे उदाहरण के लिए एक तालिका है:

स्रोत राज्य लक्ष्य राज्य घटना गार्ड कार्रवाई
-------------------------------------------------- ------------------------------------
स्क्रीनऑफ ScreenOff प्रेसबटन पॉवरलू प्रदर्शन  
स्क्रीनऑफ़ स्क्रीनऑन प्रेसबटन। पावर लो
स्क्रीनऑन स्क्रीनऑफ प्रेसबटन
स्क्रीनऑफ स्क्रीनचार्जिंग प्लगपावर
स्क्रीनऑन स्क्रीनचार्जिंग प्लगपावर
स्क्रीनचार्जिंग स्क्रीनऑफ़ अनप्लगपावर

तुलना

नेस्ट स्विच सभी तर्क को एक स्थान पर रखता है, लेकिन कोड को पढ़ना मुश्किल हो सकता है जब बहुत सारे राज्य और संक्रमण होते हैं। यह संभवतः अन्य दृष्टिकोणों (कोई बहुरूपता या व्याख्या करने) की तुलना में अधिक सुरक्षित और आसान है।

राज्य पैटर्न कार्यान्वयन संभावित रूप से कई अलग-अलग वर्गों पर तर्क फैलाता है, जो इसे पूरी समस्या के रूप में समझ सकता है। दूसरी ओर, छोटी कक्षाओं को अलग से समझना आसान है। यदि आप पदानुक्रम में विधियाँ जोड़ रहे हैं या परिवर्तन कर रहे हैं, तो डिज़ाइन विशेष रूप से नाजुक है, क्योंकि वे परिवर्तन कर रहे हैं और कोड में बहुत सारे बदलाव हो सकते हैं। यदि आप छोटे इंटरफेस के डिजाइन सिद्धांत से जीते हैं, तो आप देखेंगे कि यह पैटर्न वास्तव में इतना अच्छा नहीं है। हालाँकि, यदि राज्य मशीन स्थिर है, तो ऐसे परिवर्तनों की आवश्यकता नहीं होगी।

राज्य तालिकाओं के दृष्टिकोण को सामग्री के लिए किसी प्रकार के दुभाषिया को लिखने की आवश्यकता होती है (यह आसान हो सकता है यदि आपके पास उस भाषा में प्रतिबिंब है जिसका आप उपयोग कर रहे हैं), जो सामने काम करने के लिए बहुत काम हो सकता है। जैसा कि फाउलर बताते हैं, यदि आपकी तालिका आपके कोड से अलग है, तो आप अपने सॉफ्टवेयर के व्यवहार को फिर से शुरू किए बिना संशोधित कर सकते हैं। हालाँकि, इसके कुछ सुरक्षा निहितार्थ हैं; सॉफ्टवेयर एक बाहरी फ़ाइल की सामग्री के आधार पर व्यवहार कर रहा है।

संपादित करें (वास्तव में सी भाषा के लिए नहीं)

एक धाराप्रवाह इंटरफ़ेस (उर्फ आंतरिक डोमेन विशिष्ट भाषा) दृष्टिकोण भी है, जो संभवतः उन भाषाओं द्वारा सुगम है जिनके पास प्रथम श्रेणी के कार्य हैंस्टेटलेस पुस्तकालय मौजूद है और कि ब्लॉग कोड के साथ एक सरल उदाहरण से पता चलता है। एक जावा कार्यान्वयन (पूर्व जावा 8) पर चर्चा की गई है। मुझे GitHub पर एक पायथन उदाहरण भी दिखाया गया था ।


चित्र बनाने के लिए आपने किस सॉफ्टवेयर का उपयोग किया?
जुज

1
मुझे संदेह है कि यह प्लांट यूएमएल
Seidleroni


4

सरल मामलों के लिए, आप अपनी स्विच शैली विधि कर सकते हैं। मैंने पाया है कि अतीत में अच्छी तरह से काम करता है संक्रमण से निपटने के लिए है:

static int current_state;    // should always hold current state -- and probably be an enum or something

void state_leave(int new_state) {
    // do processing on what it means to enter the new state
    // which might be dependent on the current state
}

void state_enter(int new_state) {
    // do processing on what is means to leave the current atate
    // might be dependent on the new state

    current_state = new_state;
}

void state_process() {
    // switch statement to handle current state
}

मैं बूस्ट लाइब्रेरी के बारे में कुछ नहीं जानता, लेकिन इस प्रकार का दृष्टिकोण सरल है, किसी बाहरी निर्भरता की आवश्यकता नहीं है, और इसे लागू करना आसान है।


4

स्विच () सी में राज्य मशीनों को लागू करने का एक शक्तिशाली और मानक तरीका है, लेकिन यदि आपके पास बड़ी संख्या में राज्य हैं, तो यह स्थिरता को कम कर सकता है। एक और आम विधि अगले राज्य को संग्रहीत करने के लिए फ़ंक्शन पॉइंटर्स का उपयोग करना है। यह सरल उदाहरण एक सेट / रीसेट फ्लिप-फ्लॉप को लागू करता है:

/* Implement each state as a function with the same prototype */
void state_one(int set, int reset);
void state_two(int set, int reset);

/* Store a pointer to the next state */
void (*next_state)(int set, int reset) = state_one;

/* Users should call next_state(set, reset). This could
   also be wrapped by a real function that validated input
   and dealt with output rather than calling the function
   pointer directly. */

/* State one transitions to state one if set is true */
void state_one(int set, int reset) {
    if(set)
        next_state = state_two;
}

/* State two transitions to state one if reset is true */
void state_two(int set, int reset) {
    if(reset)
        next_state = state_one;
}

4

मैं edx.org पाठ्यक्रम एंबेडेड सिस्टम पर मूर FSM का एक बहुत ही धीमा सी कार्यान्वयन पाया गया - शेप द वर्ल्ड UTAustinX - UT.6.02x, अध्याय 10, जोनाथन वाल्वानो और रमेश येरबल्ली द्वारा ....

struct State {
  unsigned long Out;  // 6-bit pattern to output
  unsigned long Time; // delay in 10ms units 
  unsigned long Next[4]; // next state for inputs 0,1,2,3
}; 

typedef const struct State STyp;

//this example has 4 states, defining constants/symbols using #define
#define goN   0
#define waitN 1
#define goE   2
#define waitE 3


//this is the full FSM logic coded into one large array of output values, delays, 
//and next states (indexed by values of the inputs)
STyp FSM[4]={
 {0x21,3000,{goN,waitN,goN,waitN}}, 
 {0x22, 500,{goE,goE,goE,goE}},
 {0x0C,3000,{goE,goE,waitE,waitE}},
 {0x14, 500,{goN,goN,goN,goN}}};
unsigned long currentState;  // index to the current state 

//super simple controller follows
int main(void){ volatile unsigned long delay;
//embedded micro-controller configuration omitteed [...]
  currentState = goN;  
  while(1){
    LIGHTS = FSM[currentState].Out;  // set outputs lines (from FSM table)
    SysTick_Wait10ms(FSM[currentState].Time);
    currentState = FSM[currentState].Next[INPUT_SENSORS];  
  }
}

2

आप उदार FSM जनरेटर सॉफ्टवेयर में देखना चाहते हो सकता है । एक राज्य विवरण भाषा और / या (विंडोज़) स्टेट आरेख संपादक से आप C, C ++, जावा और कई अन्य लोगों के लिए कोड उत्पन्न कर सकते हैं ... इसके अलावा अच्छा प्रलेखन और चित्र। IMatix से स्रोत और बायनेरिज़


2

यह लेख राज्य पैटर्न के लिए एक अच्छा है (हालांकि यह C ++ है, विशेष रूप से C नहीं)।

यदि आप " हेड फर्स्ट डिज़ाइन पैटर्न " पुस्तक पर अपना हाथ रख सकते हैं , तो स्पष्टीकरण और उदाहरण बहुत स्पष्ट हैं।


2

मेरा पसंदीदा पैटर्न राज्य डिजाइन पैटर्न है। इनपुट के दिए गए सेट पर अलग-अलग प्रतिक्रिया दें या व्यवहार करें।
राज्य मशीनों के लिए स्विच / केस स्टेटमेंट का उपयोग करने के साथ समस्याओं में से एक यह है कि जैसे ही आप अधिक राज्य बनाते हैं, स्विच / मामले पढ़ने / बनाए रखने के लिए कठिन / अनपेक्षित हो जाते हैं, असंगठित स्पेगेटी कोड को बढ़ावा देते हैं, और कुछ को तोड़ने के बिना बदलना मुश्किल होता है। मुझे लगता है कि डिज़ाइन पैटर्न का उपयोग करने से मुझे अपने डेटा को बेहतर तरीके से व्यवस्थित करने में मदद मिलती है, जो कि अमूर्तता का पूरा बिंदु है। अपने राज्य कोड को डिज़ाइन करने के बजाय आप किस राज्य से आए हैं, इसके बजाय अपने कोड की संरचना करें ताकि यह उस स्थिति को रिकॉर्ड करे जब आप एक नया राज्य दर्ज करते हैं। इस तरह, आप प्रभावी रूप से अपने पिछले राज्य का रिकॉर्ड प्राप्त कर सकते हैं। मुझे @ JoshPetit का उत्तर पसंद है, और अपने समाधान को एक कदम आगे बढ़ाया, सीधे GoF पुस्तक से लिया:

stateCtxt.h:

#define STATE (void *)
typedef enum fsmSignal
{
   eEnter =0,
   eNormal,
   eExit
}FsmSignalT;

typedef struct fsm 
{
   FsmSignalT signal;
   // StateT is an enum that you can define any which way you want
   StateT currentState;
}FsmT;
extern int STATECTXT_Init(void);
/* optionally allow client context to set the target state */
extern STATECTXT_Set(StateT  stateID);
extern void STATECTXT_Handle(void *pvEvent);

stateCtxt.c:

#include "stateCtxt.h"
#include "statehandlers.h"

typedef STATE (*pfnStateT)(FsmSignalT signal, void *pvEvent);

static FsmT      fsm;
static pfnStateT UsbState ;

int STATECTXT_Init(void)
{    
    UsbState = State1;
    fsm.signal = eEnter;
    // use an enum for better maintainability
    fsm.currentState = '1';
    (*UsbState)( &fsm, pvEvent);
    return 0;
}

static void ChangeState( FsmT *pFsm, pfnStateT targetState )
{
    // Check to see if the state has changed
    if (targetState  != NULL)
    {
        // Call current state's exit event
        pFsm->signal = eExit;
        STATE dummyState = (*UsbState)( pFsm, pvEvent);

        // Update the State Machine structure
        UsbState = targetState ;

        // Call the new state's enter event
        pFsm->signal = eEnter;            
        dummyState = (*UsbState)( pFsm, pvEvent);
    }
}

void STATECTXT_Handle(void *pvEvent)
{
    pfnStateT newState;

    if (UsbState != NULL)
    {
         fsm.signal = eNormal;
         newState = (*UsbState)( &fsm, pvEvent );
         ChangeState( &fsm, newState );
    }        
}


void STATECTXT_Set(StateT  stateID)
{
     prevState = UsbState;
     switch (stateID) 
     {
         case '1':               
            ChangeState( State1 );
            break;
          case '2':
            ChangeState( State2);
            break;
          case '3':
            ChangeState( State3);
            break;
     }
}

statehandlers.h:

/* define state handlers */
extern STATE State1(void);
extern STATE State2(void);
extern STATE State3(void);

statehandlers.c:

#include "stateCtxt.h:"

/* Define behaviour to given set of inputs */
STATE State1(FsmT *fsm, void *pvEvent)
{   
    STATE nextState;
    /* do some state specific behaviours 
     * here
     */
    /* fsm->currentState currently contains the previous state
     * just before it gets updated, so you can implement behaviours 
     * which depend on previous state here
     */
    fsm->currentState = '1';
    /* Now, specify the next state
     * to transition to, or return null if you're still waiting for 
     * more stuff to process.  
     */
    switch (fsm->signal)
    {
        case eEnter:
            nextState = State2;
            break;
        case eNormal:
            nextState = null;
            break;
        case eExit:
            nextState = State2;
            break;
    }

    return nextState;
}

STATE  State3(FsmT *fsm, void *pvEvent)
{
    /* do some state specific behaviours 
     * here
     */
    fsm->currentState = '2';
    /* Now, specify the next state
     * to transition to
     */
     return State1;
}

STATE   State2(FsmT *fsm, void *pvEvent)
{   
    /* do some state specific behaviours 
     * here
     */
    fsm->currentState = '3';
    /* Now, specify the next state
     * to transition to
     */
     return State3;
}

अधिकांश राज्य मशीनों के लिए, esp। परिमित राज्य मशीन, प्रत्येक राज्य को पता होगा कि उसका अगला राज्य क्या होना चाहिए, और उसके अगले राज्य में संक्रमण के लिए मानदंड। ढीले राज्य डिजाइनों के लिए, यह मामला नहीं हो सकता है, इसलिए संक्रमण राज्यों के लिए एपीआई को उजागर करने का विकल्प। यदि आप अधिक अमूर्त की इच्छा रखते हैं, तो प्रत्येक राज्य हैंडलर को अपनी फ़ाइल में अलग किया जा सकता है, जो कि गोफ पुस्तक में ठोस राज्य हैंडलर के बराबर हैं। यदि आपका डिज़ाइन केवल कुछ राज्यों के साथ सरल है, तो stateCtxt.c और statehandlers.c दोनों को सरलता के साथ एक फ़ाइल में जोड़ा जा सकता है।


राज्य 3 और राज्य 2 में शून्य मान होने के बावजूद रिटर्न वैल्यू है।
एंट

1

'स्विच' कथन का उपयोग करते हुए मेरे अनुभव में कई संभावित राज्यों को संभालने का मानक तरीका है। यद्यपि मुझे यह अनुमान है कि आप प्रति-राज्य प्रसंस्करण के लिए एक संक्रमण मूल्य में गुजर रहे हैं। मैंने सोचा था कि एक राज्य मशीन की पूरी बात यह थी कि प्रत्येक राज्य ने एक ही कार्रवाई की थी। फिर अगली कार्रवाई / इनपुट निर्धारित करता है कि किस नए राज्य में संक्रमण करना है। इसलिए मुझे उम्मीद थी कि राज्य में प्रवेश करने के लिए जो भी तय हो, उसे तुरंत पूरा करने के लिए प्रत्येक राज्य प्रसंस्करण कार्य करेगा।


2
विभिन्न अंतर्निहित मॉडल हैं: मेईली मशीन और मूर मशीनें। Mealy की क्रियाएं संक्रमण पर निर्भर करती हैं, मूर की स्थिति राज्य पर निर्भर करती है।
xmjx

1

C / C ++ में प्रेक्टिकल स्टेटचर्स नाम की एक किताब है । हालाँकि, जिस तरह से हमें ज़रूरत है उसके लिए यह बहुत भारी है।


2
मेरे पास पुस्तक की ठीक वैसी ही प्रतिक्रिया थी। किसी चीज़ का वर्णन करने और उसे लागू करने के लिए 700+ पृष्ठों की आवश्यकता कैसे हो सकती है, जो मुझे लगता है कि बहुत सहज और सरल है?!?!?
डैन

1

संकलक जो समर्थन करते हैं __COUNTER__, आप उन्हें सरल (लेकिन बड़े) राज्य मैशाइन के लिए उपयोग कर सकते हैं।

  #define START 0      
  #define END 1000

  int run = 1;
  state = START;    
  while(run)
  {
    switch (state)
    {
        case __COUNTER__:
            //do something
            state++;
            break;
        case __COUNTER__:
            //do something
            if (input)
               state = END;
            else
               state++;
            break;
            .
            .
            .
        case __COUNTER__:
            //do something
            if (input)
               state = START;
            else
               state++;
            break;
        case __COUNTER__:
            //do something
            state++;
            break;
        case END:
            //do something
            run = 0;
            state = START;
            break;
        default:
            state++;
            break;
     } 
  } 

__COUNTER__हार्ड कोडेड नंबरों के बजाय उपयोग करने का फायदा यह है कि आप हर चीज को हर बार रिजेक्ट किए बिना दूसरे राज्यों के बीच में राज्यों को जोड़ सकते हैं। यदि संकलक __COUNTER__एक सीमित तरीके से समर्थन करता है , तो एहतियात के साथ इसका उपयोग करने के लिए सीमित है__LINE__


क्या आप कृपया अपना उत्तर बता सकते हैं?
अबारिसोन

एक सामान्य "स्विच" राज्य मैशाइन में, आपके पास मामला 0, केस 1, केस 2, ... केस 100 है। यदि आप अब 5 और 6 के बीच 3 मामले जोड़ना चाहते हैं, तो आपको बाकी को 100 पर फिर से सेट करना होगा, जो अब 103 हो जाएगा। रेनमर की __COUNTER__आवश्यकता को समाप्त करने का उपयोग किया जाता है, क्योंकि कंपाइलर संकलन के दौरान नंबरिंग करता है।
सेब

1

आप ग में न्यूनतम यूएमएल राज्य मशीन ढांचे का उपयोग कर सकते हैं। https://github.com/kiishor/UML-State-Machine-in-C

यह दोनों परिमित और पदानुक्रमित राज्य मशीन का समर्थन करता है। इसमें केवल 3 एपीआई, 2 संरचनाएं और 1 गणना है।

स्टेट मशीन को state_machine_tसंरचना द्वारा दर्शाया गया है। यह एक अमूर्त संरचना है जिसे राज्य मशीन बनाने के लिए विरासत में मिला जा सकता है।

//! Abstract state machine structure
struct state_machine_t
{
   uint32_t Event;          //!< Pending Event for state machine
   const state_t* State;    //!< State of state machine.
};

राज्य को state_tफ्रेमवर्क में संरचना के लिए सूचक द्वारा दर्शाया जाता है ।

यदि परिमित राज्य मशीन के लिए फ्रेमवर्क कॉन्फ़िगर किया गया है state_t, तो इसमें शामिल है,

typedef struct finite_state_t state_t;

// finite state structure
typedef struct finite_state_t{
  state_handler Handler;        //!< State handler function (function pointer)
  state_handler Entry;          //!< Entry action for state (function pointer)
  state_handler Exit;           //!< Exit action for state (function pointer)
}finite_state_t;

फ्रेमवर्क dispatch_eventराज्य मशीन को घटना भेजने के लिए एक एपीआई प्रदान करता है और राज्य के ट्रैवर्सल के लिए दो एपीआई है।

state_machine_result_t dispatch_event(state_machine_t* const pState_Machine[], uint32_t quantity);
state_machine_result_t switch_state(state_machine_t* const, const state_t*);

state_machine_result_t traverse_state(state_machine_t* const, const state_t*);

पदानुक्रमित राज्य मशीन को लागू करने के तरीके के बारे में अधिक जानकारी के लिए GitHub रिपॉजिटरी देखें।

कोड उदाहरण
https://github.com/kiishor/UML-State-Machine-in-C/blob/master/demo/simple_state_machine/readme.md
https://github.com/kihor/UML-State-Machine-in -सी / ब्लॉब / मास्टर / डेमो / simple_state_machine_enhanced / readme.md


क्या आप एक कोड उदाहरण भी जोड़ सकते हैं जो प्रश्न फिट करता है?
गिउलिओ कैसिन

1
रिपॉजिटरी में डेमो फोल्डर का एक उदाहरण है। github.com/kiishor/UML-State-Machine-in-C/blob/master/dem// । मैं वर्तमान में एक और एम्बेडेड सिस्टम उदाहरण पर काम कर रहा हूं जिसमें कुंजी, एलईडी और टाइमर शामिल हैं, फिर भी यह पूरा नहीं हुआ है। तैयार होने के बाद आपको बताएंगे।
नंदकिशोर बिरादर


0

आपका प्रश्न "क्या एक विशिष्ट डेटा बेस कार्यान्वयन पैटर्न है" के समान है? जवाब इस बात पर निर्भर करता है कि आप क्या हासिल करना चाहते हैं? यदि आप एक बड़ी नियतात्मक राज्य मशीन को लागू करना चाहते हैं तो आप एक मॉडल और एक राज्य मशीन जनरेटर का उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण www.StateSoft.org - SM गैलरी पर देखे जा सकते हैं। Janusz Dobrowolski


हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.