一种使用函数指针实现状态机的方法
春秋十二月发表于 2016-05-05 01:46:00
结构定义
假设s1为初始状态，状态变迁为s1->s2->...->sn。
常规实现
状态机处理函数state_machine_handle通常在一个循环内或被事件驱动框架调用，输入data会随时序变化，从而引起状态的变迁，伪代码框架如下。
sm->state初始化为s1。
1 struct state_machine {
2 int state;
3
4 };
5
6 enum {
7 s1,
8 s2,
9
10 sn
11 };
2 int state;
3
4 };
5
6 enum {
7 s1,
8 s2,
9
10 sn
11 };
常规实现
状态机处理函数state_machine_handle通常在一个循环内或被事件驱动框架调用，输入data会随时序变化，从而引起状态的变迁，伪代码框架如下。
1
void handle_s1(struct state_machine *sm, void *data)
2
{
3
//do something about state 1
4 if(is_satisfy_s2(data))
5 sm->state = s2;
6
}
7
8void handle_s2(struct state_machine *sm, void *data)
9{
10 //do something about state 2
11 if(is_satisfy_s3(data))
12 sm->state = s3;
13}
14
15void handle_sn_1(struct state_machine *sm, void *data)
16{
17 //do something about state n-1
18 if(is_satisfy_sn(data))
19 sm->state = sn;
20}
21
22void state_machine_handle(struct state_machine *sm, void *data)
23{
24
switch(sm->state){
25 case s1:
26 handle_s1(sm,data);
27 break;
28
29 case s2:
30 handle_s2(sm,data);
31 break;
32
33 case sn:
34 handle_sn(sm,data);
35 break;
36
}
37}
void handle_s1(struct state_machine *sm, void *data)2
{
3
//do something about state 14
if(is_satisfy_s2(data))5
sm->state = s2;6
}7
8
void handle_s2(struct state_machine *sm, void *data)9
{10
//do something about state 211
if(is_satisfy_s3(data))12
sm->state = s3;13
}14
15
void handle_sn_1(struct state_machine *sm, void *data)16
{17
//do something about state n-118
if(is_satisfy_sn(data))19
sm->state = sn;20
}21
22
void state_machine_handle(struct state_machine *sm, void *data)23
{24
switch(sm->state){
25
case s1:26
handle_s1(sm,data);27
break;28
29
case s2:30
handle_s2(sm,data);31
break; 32
33
case sn:34
handle_sn(sm,data);35
break;36
}37
}改进实现
为了免去丑陋的switch case分支结构，在state_machine内用成员函数指针handler替代了state，改进后的框架如下。
1
struct state_machine;
2typedef void (*state_handler)(struct state_machine*，void*);
3
4
struct state_machine {
5
state_handler handler;
6
7
};
8
9void handle_s1(struct state_machine *sm, void *data)
10{
11 //do something about state 1
12 if(is_satisfy_s2(data))
13 sm->handler = handle_s2;
14}
15
16void handle_s2(struct state_machine *sm, void *data)
17{
18 //do something about state 2
19 if(is_satisfy_s3(data))
20 sm->handler = handle_s3;
21}
22
23void handle_sn_1(struct state_machine *sm, void *data)
24{
25 //do something about state n-1
26 if(is_satisfy_sn(data))
27 sm->handler = handle_sn;
28}
29
30void state_machine_handle(struct state_machine *sm, void *data)
31{
32 sm->handler(sm, data);
33}
struct state_machine;2
typedef void (*state_handler)(struct state_machine*，void*);3
4
struct state_machine {
5
state_handler handler;6
7
};8
9
void handle_s1(struct state_machine *sm, void *data)10
{11
//do something about state 112
if(is_satisfy_s2(data))13
sm->handler = handle_s2;14
}15
16
void handle_s2(struct state_machine *sm, void *data)17
{18
//do something about state 219
if(is_satisfy_s3(data))20
sm->handler = handle_s3;21
}22
23
void handle_sn_1(struct state_machine *sm, void *data)24
{25
//do something about state n-126
if(is_satisfy_sn(data))27
sm->handler = handle_sn;28
}29
30
void state_machine_handle(struct state_machine *sm, void *data)31
{32
sm->handler(sm, data);33
} sm->handler初始化为handle_s1，该方法在性能上应略优于常规方法，而且逻辑更清晰自然，非常适合于网络流的处理，在nginx中分析http和email协议时，得到了广泛应用。