我们第一次接触到了状态机。在数字电路课程。计数器、串行奇偶校验、考了1连续报错电路 等待，两者都需要一个状态机模型。电路实现这些功能，与状态机的状态转移图、状态转移表是等价。

后。然后，我们联系了状态机，它是在编译原理课程。符串。

再后来。我们在GUI界面设计中，须要设置一些控件在某些条件下 禁用，某些条件下使能，某些条件下打个对号。这也能够用状态机模型来控制。

1. 不要写成 消息响应/事件处理

状态机和消息响应都是 双层 switch-case 结构。不同的是，状态机的外层是状态，内层是消息。消息响应外层是消息，内层是状态。

有的同学会说。那又有多大的差别呢？代码仅仅是外在形式而非本质，它所反应的是你对模型的理解，或者说。对于问题，你使用了哪种模型。

消息响应适合于这种情形：有非常多种消息，对于同一种消息，你的程序总是给出同一种反应。打个例如。你女朋友喜欢吃冰淇淋，不论什么时候你给她买，她都高兴，或者转怒为喜，或者转悲为喜，总之，会置心情为"喜"。这种情形，适合用消息响应解决。

而状态机适合于还有一种情形，你的程序是"有状态的"，它在不同的情况 (状态)下，会对同一消息做出不同的反应。状态，是一种数据。可是它影响流程的行为。

按面向对象的观点。数据与流程间的这样的高内聚关系，很适合用 类 来实现。

这是题外话。我们回到女朋友和冰淇淋间的关系。你女朋友可能并不是在不论什么情况下吃了冰淇淋都高兴，比方刚刚吃完十个八个的时候...这与她当前的状态有关。

状态机中，我们须要掌握的核心的数据是：当前状态，当前消息，将迁移到的状态，在迁移中发生的动作。

在状态机代码之前，请先看一段消息响应机制。VC生成的win32api代码大抵如此。我们随便找来一段片断看看：

1 LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
2 {
3 int wmId, wmEvent;
4 PAINTSTRUCT ps;
5 HDC hdc;
6 switch (message)
7 {
8 case WM_COMMAND:
9 wmId    = LOWORD(wParam);
10 wmEvent = HIWORD(wParam);
11 case ID_MENU_GO: .... break;
12 case IDM_ABOUT:  .... break;
13 case IDM_EXIT:   .... break;
14 default:
15 return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
16 }
17 break;
18 case WM_PAINT: .... break;
19 case WM_DESTROY: ... break;
20 case WM_KEYDOWN: ... break; 
21 default: return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
22 }
23 return 0;
24 }

第6行開始到第22行结束，对每一个消息给出一个响应。没错，win32api也把这个传进来的东西称为 message。

这是非常典型的适合消息响应机制的情形。程序对于同样的消息，处理的方法总是同样的。

我们经常错误地把状态机写成了消息响应。消息这部分处理得不错，可是。因为没有非常好地记录和迁移状态，写起来easy把自己写糊涂了。

无他，用错了工具。拿螺丝刀打孔，不是工具差，而是project师选错了工具。

2. 状态机实例。录音机

实例得是相对简单的，不然我们非常easy淹没在细节之中，没有足够精力去关注状态机本身的机制了。如果我们仿真一台录音机...

我们先如果你见过录音机。录音机是一种以前先进的设备。有一个或两个"卡"，能够放进磁带。

"卡"前面有几个按键，这几个按键上的标识由于图形简单且示意性强，如今还在广泛使用。它们各自是 播放 > 、暂停 || 、快进 >> 、快退<< 、录音 O 、停止 []。

这几个按键之间是有一定的"相互排斥关系"的。比方当播放键按下时，我们不应该能把 快进键按下。当然，淘气的同学可能这样干过，我们会听到"咔咔"的声音，然后是家长骂败家玩艺的声音。能够就"相互排斥关系"開始敲代码。可是我认为这样有点麻烦。

我们觉得，这种"相互排斥关系"是由于录音机是"有状态的"。

所以。我们打算用状态机来实现。状态转换图是这种。请读图的时候关注这四点：当前状态。当前消息，将迁移到的状态，在迁移中发生的动作 (本例中没有) 。

备注：我实在想不起来 暂停 和 停止 之间的关系了。似乎是这种。又似乎不是。反正大概是那么个意思，不影响对状态机的理解。就这么地吧。

接下来是C代码实现。

3. 接口 及 測试

看到下面代码，有的同学会说，你这不就是主程序么。为什么要把小标题叫做接口。

由于，它规定了我们的状态机函数将是什么样子的。

1 enum message { play, stop, forward, backward, record, pause };
2 
3 int main(int argc, char *argv[])
4 {
5     char c=0x00;
6     while(1)
7     {
8         c = getchar();
9         switch(c)
10         {
11             case ' ': state_change(pause); break;
12             case 'p':  state_change(play); break;
13             case 'r': state_change(record); break;
14             case 's': state_change(stop); break;
15             case 'f': state_change(forward); break;
16             case 'b': state_change(backward); break;
17             case 'q':     return EXIT_SUCCESS;
18         }
19     }
20     return EXIT_SUCCESS;
21 }

上述代码规定了。状态机迁移函数的原型/签名是 void state_change(enum
message m)。

測试的时候，我们这样做：./state < test.in。

test.in的内容是"psfsbspq"。測试时期待看到输出的状态迁移过程。之所以这样做，而不是每次从控制台手动输入。是由于每次測试的内容都应该是同样的--同样的输入，程序有同样的反应--可重现性。或者说，DRY原则。

一个很值得我们注意的问题。在上述接口中。我们看不到"状态"。其实，我们将会定义：

enum state { s_stop, s_play, s_forward, s_backward, s_pause, s_record };

可是，接口以外的代码，是 *不应该* (是不应该。不是 不必要，是一定不要) 知道状态的，既不应该知道当前状态，也不应该知道将要迁移到哪个状态。也不应该知道在迁移过程中应该做什么动作。

假设接口以外的代码知道了这些，就侵入了状态机的隐私。子系统的边界就模糊了。而契约的首要任务就是规定边界。规定国家与个人、个人与个人、个人与集体的边界。

这一原则，早在195X年，软件project刚刚開始的时候就确立了，是最初确立的原则，即 信息隐藏。

后面的原则，都是它的儿子孙子。

有个比喻讲过这个道理。当你在超市出口付款的时候。你会自己把钱从钱夹里拿出来递给售货员，而不会转过身去对她说，"在我屁股兜里，你自己掏吧。别忘了把零钱放回来。"这既添加了如果--你极端信任她。也添加了她的责任。

接口，最基本的任务就是为了明白责任，把责任分布在子系统边界两側。其次才是规定调用的方法，即边界长什么样。

4. 状态迁移

下面是状态机的代码片断。

1 enum state { s_stop, s_play, s_forward, s_backward, s_pause, s_record};
2 void state_change(enum message m)
3 {
4  static enum state s=s_stop;
5  switch (s)
6  {
7 case s_play:
8     if(m==stop)
9        {
10 s = s_stop;
11 printf("stop.\n");        
12        }
13        else if (m==pause)
14        {
15              s = s_pause;
16 printf("pause");
17        }
18        break;

我们还是要关注那四个关键点： (1) 当前状态， (2) 当前消息， (3) 将迁移到哪个状态， (4) 迁移中会做哪些动作。

(1) 当前状态必定是第1行的枚举类型中的一个。我们初始化状态为 停止，见第4行。

在第5行到第7行，我们的双重 switch-case 的外层 按当前状态分类。例如以下。
5  switch (s)
6  {
7 case s_play:
以下还有非常多 case，第1行的枚举类型中的每个状态，都有一个 case。

(2) 当前消息。

假设当前状态是第7行了，那么，当前消息由双层 switch-case的内层，即第8行。第13行的 if...else if 来响应。

(3) 将迁移到哪个状态。

在 s_play状态 (第7行) 接收到 stop 消息 (第8行)的话，将迁移到 s_stop 状态，即第10行。

(4) 在迁移中会做哪些动作，假设还是这个状态这个消息，会做的动作是 第11行。打印一段文字描写叙述接下来的状态。

在函数 void state_change(enum message m) 中，维护了当前状态。规定了在某种状态下-接收到某个消息，会迁移到哪个状态。在状态迁移中做哪些动作。

主函数在调用state_change时，是通过这一接口，向状态机发送一个消息。由状态机对这个消息做出适合自己当前状态的响应--状态迁移、动作。主函数所示，是一个多彩或善变的女人。而她之所以对同一消息做出不同响应的原因，在她的内心深入保留着，那是她不会对你说的状态。以及状态迁移中的波澜壮阔。即使表面上善变的状态机，也是能够理解和预測的，假设她对你倘开心扉。同意你一行一行把附录A中的代码读完，了解全部的 switch-case，了解全部的状态下她将会怎样响应每一种消息。

附录A 完整代码

1 #include <stdlib.h>
2 #include <stdio.h>
3 
4 
5 //recorder 
6 
7 enum state { s_stop, s_play, s_forward, s_backward, s_pause, s_record  };
8 enum message { play, stop, forward, backward, record, pause };
9 
10 
11 void state_change(enum message m)
12 {
13  static enum state s=s_stop;
14  switch (s)
15  {
16 case s_play:
17     if(m==stop)
18        {
19 s = s_stop;
20    printf("stop.\n");        
21        }
22        else if (m==pause)
23        {
24             s = s_pause;
25 printf("pause");
26        }
27        break;
28 case s_pause:
29 if(m==pause)
30 {
31 s = s_play;
32 printf("play.\n");        
33 }
34 else if(m==stop)
35 {
36 s = s_stop;
37 printf("stop.\n");        
38 }
39 break;
40     case s_stop:
41 if(m==play)
42 {
43 s = s_play;
44 printf("play.\n");        
45 }
46 if(m==backward)
47 {
48 s = s_backward;
49 printf("backward.\n");        
50 }
51 if(m==forward)
52 {
53 s = s_forward;
54 printf("forward.\n");        
55 }
56 if(m==record)
57 {
58 s = s_record;
59 printf("record.\n");        
60 }
61 break;
62 case s_forward:
63 if(m==stop)
64 {
65 s = s_stop;
66 printf("stop.\n"); 
67 }
68 break;
69 case s_backward:
70 if(m==stop)
71 {
72 s = s_stop;
73 printf("stop.\n"); 
74 }
75 break;
76 case s_record:
77 if(m==stop)
78 {
79 s = s_stop;
80 printf("stop.\n"); 
81 }
82 break;
83
84         
85  }
86      
87 }
88 
89 
90 int main(int argc, char *argv[])
91 {
92     char c=0x00;
93     while(1)
94     {
95         c = getchar();
96         switch(c)
97         {
98             case ' ': state_change(pause); break;
99             case 'p':  state_change(play); break;
100             case 'r': state_change(record); break;
101             case 's': state_change(stop); break;
102             case 'f': state_change(forward); break;
103             case 'b': state_change(backward); break;
104             case 'q':     return EXIT_SUCCESS;
105         }
106 
107         
108     }
109     
110     return EXIT_SUCCESS;
111 }

附录B 状态图源码 in graphviz

digraph state
{
graph [ nodesep=1.2];
rankdir = LR;

播放 -> 暂停 [label="按下 || "];
暂停 -> 播放 [label="按下 || "];
暂停 -> 停止 [label="按下 []"];
停止 -> 播放 [label="按下 >"];
播放 -> 停止 [label="按下 []"];
停止 -> 快退 [label="按下 <<"];
停止 -> 快进 [label="按下 >>"];
快进 -> 停止 [label="按下 []"];
快退 -> 停止 [label="按下 []"];
停止 -> 录音 [label="按下 O"];
录音 -> 停止 [label="按下 []"];

}

--------------------

博客会手工同步到下面地址：

[http://giftdotyoung.blogspot.com]

[http://blog.csdn.net/younggift]
=======================