前提：因为最近打算学设计模式的状态模式，但不是很明白有限状态机和状态模式之间的关系，索性用C++实现了一个简单案例复习了一下FSM，如果有更好的实现方法，欢迎留言

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<FSMItem*> _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<FSMItem*> _fsmTable;  //状态转移表
};

（4）测试FSM

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

执行效果：

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