C语言状态机设计与应用

本文是一份关于C语言状态机设计的实用指南，由池元武撰写，他在展讯通信(上海)有限公司PLD部门工作。文章主要阐述了有限状态机(FiniteStateMachine, FSM)和层次状态机(HierarchicalStateMachine, HSM)的基础理论及其在软件设计中的应用。 第1章引言部分介绍了状态机的概念，强调了在嵌入式系统软件设计中的重要性，如量子编程中的应用，并引用了相关书籍《PracticalStatechartsinC/C++QuantumProgrammingforEmbeddedSystems》作为参考资料。 在第2章，作者详细解释了FSM的基本构成元素，包括状态(State)，它是机器存在的基本单元；条件(Guard)，决定何时执行特定动作；事件(Event)，触发状态转换的信号；动作(Action)，状态改变时执行的操作；以及迁移(Transition)，状态之间的转换逻辑。通过图表形式直观展示FSM的运作方式。 第3章聚焦于FSM的设计方法，以CParser注释分析程序为例，展示了如何实际应用状态机原理。接着，通过一个简单的计算器程序(Calc)的实例，进一步阐述了状态机在实际编程中的应用。 第4章讨论了HSM，即层次化的状态机。编程-by-difference（按照差异编程）是其核心思想，即通过子状态机来处理不同情况。这部分还探讨了HSM与面向对象编程(Object-Oriented Programming, OOP)的结合，如状态继承与类继承的关系，以及如何处理状态的进入/退出动作和类的构造/析构函数。抽象的概念也被深入剖析。 在第5章，作者继续使用Calc程序的设计作为案例，讨论了如何在HSM中引入继承关系以优化设计。作者质疑了当前的继承关系是否合理，并针对过渡"Transition"的处理提出了可能的改进策略。 总结来说，这篇文档为C语言程序员提供了深入理解状态机原理，尤其是层次状态机在软件设计中的应用方法。通过实例和理论相结合，读者可以学习到如何将这些概念运用到实际项目中，提升软件设计的效率和可维护性。