検索
ホームページ運用・保守Linuxの運用と保守有限状態マシン FSM の実装と理解

有限状態マシン FSM の実装と理解

Jun 25, 2017 am 10:05 AM
linux理解するプログラミング

有限状態マシン (FSM) は、FSM と略され、有限状態とこれらの状態間の遷移や動作などの動作の数学的モデルを表し、コンピューター分野で広く使用されています。 FSM は、サーバー プログラミングにおいて、論理ユニット内の効率的なプログラミング方法であり、サーバーはさまざまな状態やメッセージ タイプに応じて対応する処理ロジックを実行できるため、プログラム ロジックが明確で理解しやすくなります。

有限状態マシンは通常どこで使用されますか?

プログラミング言語や自然言語を扱うトークナイザー、文法をボトムアップで解析するパーサー、
データを転送するためのさまざまな通信プロトコルの送信側と受信側、メッセージ処理、ゲームAIなどのアプリケーションシナリオを備えています。

ステートマシンの実装方法はいくつかありますが、それぞれのメリットとデメリットを一つずつ説明していきます。

1. if/else if ステートメントを使用して FSM を実装する

if/else if ステートメントを使用することは、多数の if/else if ステートメントを通じてステータス値を判断するだけで済みます。対応する論理処理を実行します。

以下の例を見てください。単純なステートマシンを実装し、さまざまな状態に応じて対応する操作を実行し、状態ジャンプを実現するために、多数の if/else if ステートメントを使用しています。

//比如我们定义了小明一天的状态如下
enum
{
    GET_UP,
    GO_TO_SCHOOL,
    HAVE_LUNCH,
    GO_HOME,
    DO_HOMEWORK,
    SLEEP,
};


int main()
{
    int state = GET_UP;
    //小明的一天
    while (1)
    {
        if (state == GET_UP)
        {
            GetUp(); //具体调用的函数
            state = GO_TO_SCHOOL;  //状态的转移
        }
        else if (state == GO_TO_SCHOOL)
        {
            Go2School();
            state = HAVE_LUNCH;
        }
        else if (state == HAVE_LUNCH)
        {
            HaveLunch();
        }
        ...
        else if (state == SLEEP)
        {
            Go2Bed();
            state = GET_UP;
        }
    }

    return 0;
}

上記の例を読んで、どう思いますか?シンプルで分かりやすいプログラムですが、if判定文が多用されているため、非常にローエンドでコードが肥大化していると感じませんか。このステート マシンの状態はわずかであり、コードの拡張は明らかではありませんが、処理する必要がある状態が数十ある場合、このステート マシンのコードは読みにくくなります。

2. switch を使用して FSM を実装する

switch ステートメントを使用して実装された FSM の構造がより明確になり、その欠点も明らかになります。この設計方法は単純ですが、多くの判断を経て処理されるため、小規模なアプリケーションに適しています。 -scale 状態切り替え処理ですが、規模が大きくなると拡張や維持が困難になります。

int main()
{
    int state = GET_UP;
    //小明的一天
    while (1)
    {

        switch(state)
        {
        case GET_UP:
            GetUp(); //具体调用的函数
            state = GO_TO_SCHOOL;  //状态的转移
            break;
        case GO_TO_SCHOOL:
            Go2School();
            state = HAVE_LUNCH;
            break;
        case HAVE_LUNCH:
            HaveLunch();
            state = GO_HOME;
            break;
            ...
        default:
            break;
        }
    }

    return 0;
}

3. 関数ポインターを使用して FSM を実装する

関数ポインターを使用して FSM を実装するというアイデア: 対応する状態テーブルとアクション クエリ テーブルを確立し、状態テーブル、イベント、およびアクションテーブルを参照し、実行完了後に続行します。 ステータス切り替え。

もちろん、関数ポインターを使用して FSM を実装するプロセスは依然として比較的時間と労力がかかりますが、プログラムが大規模な場合、このテーブル構造に基づくステート マシンによって簡単に実行できるため、それだけの価値はあります。プログラムを維持するため。

以下は、関数ポインターを使用して実装された FSM のフレームワークです:

この FSM を設計する例として、今でも「暁明の日」を使用しています。

最初に FSM の状態遷移図を示します:
有限状態マシン FSM の実装と理解

コード実装の重要な部分を以下で説明します

まず、Xiao Ming の 1 日のアクティビティ ステータスを定義します

//比如我们定义了小明一天的状态如下
enum
{
    GET_UP,
    GO_TO_SCHOOL,
    HAVE_LUNCH,
    DO_HOMEWORK,
    SLEEP,
};

また、発生

enum
{
    EVENT1 = 1,
    EVENT2,
    EVENT3,
};

定義 状態テーブルのデータ構造

typedef struct FsmTable_s
{
    int event;   //事件
    int CurState;  //当前状态
    void (*eventActFun)();  //函数指针
    int NextState;  //下一个状态
}FsmTable_t;

次に、最も重要なFSM状態テーブルが定義され、この定義されたテーブルに基づいてFSM全体が動作します。

FsmTable_t XiaoMingTable[] =
{
    //{到来的事件,当前的状态,将要要执行的函数,下一个状态}
    { EVENT1,  SLEEP,           GetUp,        GET_UP },
    { EVENT2,  GET_UP,          Go2School,    GO_TO_SCHOOL },
    { EVENT3,  GO_TO_SCHOOL,    HaveLunch,    HAVE_LUNCH },
    { EVENT1,  HAVE_LUNCH,      DoHomework,   DO_HOMEWORK },
    { EVENT2,  DO_HOMEWORK,     Go2Bed,       SLEEP },

    //add your codes here
};

ステートマシンの登録、状態転送、イベント処理アクションが実装されています

/*状态机注册*/
void FSM_Regist(FSM_t* pFsm, FsmTable_t* pTable)
{
    pFsm->FsmTable = pTable;
}

/*状态迁移*/
void FSM_StateTransfer(FSM_t* pFsm, int state)
{
    pFsm->curState = state;
}

/*事件处理*/
void FSM_EventHandle(FSM_t* pFsm, int event)
{
    FsmTable_t* pActTable = pFsm->FsmTable;
    void (*eventActFun)() = NULL;  //函数指针初始化为空
    int NextState;
    int CurState = pFsm->curState;
    int flag = 0; //标识是否满足条件
    int i;

    /*获取当前动作函数*/
    for (i = 0; i<g_max_num><p>このようにmain関数を書いて、ステートマシンの動作を観察していきます</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">int main()
{
    FSM_t fsm;
    InitFsm(&fsm);
    int event = EVENT1; 
    //小明的一天,周而复始的一天又一天,进行着相同的活动
    while (1)
    {
        printf("event %d is coming...\n", event);
        FSM_EventHandle(&fsm, event);
        printf("fsm current state %d\n", fsm.curState);
        test(&event); 
        sleep(1);  //休眠1秒,方便观察
    }

    return 0;
}

の状態転送を見てみましょう実行中のステート マシン:

有限状態マシン FSM の実装と理解

上の図からわかるように、関数の実行と状態の転送は、指定されたイベントが指定された状態で発生した場合にのみ発生します。それ以外の場合は、ステートジャンプは発生しません。このメカニズムにより、ステート マシンが自動的かつ継続的に実行され、タスクが順序どおりに完了します。

最初の 2 つの方法と比較して、関数ポインターを使用して FSM を実装する方法は、FSM フレームワークを実装する限り、将来の拡張が非常に簡単になります (状態テーブルに行を追加するだけです)。 ) 新しい状態ハンドラーを作成するだけです)。

FSM の完全なコードが必要な場合は、私の github にアクセスしてください

以上が有限状態マシン FSM の実装と理解の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。

声明
この記事の内容はネチズンが自主的に寄稿したものであり、著作権は原著者に帰属します。このサイトは、それに相当する法的責任を負いません。盗作または侵害の疑いのあるコンテンツを見つけた場合は、admin@php.cn までご連絡ください。
Linux操作:ファイル、ディレクトリ、およびアクセス許可の管理Linux操作:ファイル、ディレクトリ、およびアクセス許可の管理Apr 23, 2025 am 12:19 AM

Linuxでは、ファイルおよびディレクトリ管理ではLS、CD、MKDIR、RM、CP、MVコマンドを使用し、許可管理はCHMOD、CHOWN、およびCHGRPコマンドを使用します。 1。LS-Lなどのファイルおよびディレクトリ管理コマンドは、詳細情報、MKDIR-Pを再帰的に作成するディレクトリを再帰的に作成します。 2。CHMOD755FILEセットファイル許可、CHOWNUSERFILEファイル所有者、CHGRPGROUPFILEの変更ファイルグループなどの許可管理コマンド。これらのコマンドは、ファイルシステム構造とユーザーおよびグループシステムに基づいており、システムコールとメタデータを介して動作および制御します。

Linuxのメンテナンスモードとは何ですか?説明したLinuxのメンテナンスモードとは何ですか?説明したApr 22, 2025 am 12:06 AM

メンテナンスメモデンリンリンアスピアルブーテンビロンメント、criticalsystemmaincencetasks.itallowsadministratorstopertopertopertopersetstingtingpasswords、Repainingfilesystems、およびRecoveringfrombootfailurureSinaMinimalenvironment.

Linux:基本的な部分に深く潜りますLinux:基本的な部分に深く潜りますApr 21, 2025 am 12:03 AM

Linuxのコアコ​​ンポーネントには、カーネル、ファイルシステム、シェル、ユーザー、カーネルスペース、デバイスドライバー、パフォーマンスの最適化とベストプラクティスが含まれます。 1)カーネルは、ハードウェア、メモリ、プロセスを管理するシステムのコアです。 2)ファイルシステムはデータを整理し、Ext4、BTRFS、XFSなどの複数のタイプをサポートします。 3)シェルは、ユーザーがシステムと対話するためのコマンドセンターであり、スクリプトをサポートします。 4)システムの安定性を確保するために、ユーザースペースをカーネルスペースから分離します。 5)デバイスドライバーは、ハードウェアをオペレーティングシステムに接続します。 6)パフォーマンスの最適化には、システム構成とベストプラクティスのチューニングが含まれます。

Linuxアーキテクチャ:5つの基本コンポーネントを発表しますLinuxアーキテクチャ:5つの基本コンポーネントを発表しますApr 20, 2025 am 12:04 AM

Linuxシステムの5つの基本コンポーネントは次のとおりです。1。Kernel、2。Systemライブラリ、3。Systemユーティリティ、4。グラフィカルユーザーインターフェイス、5。アプリケーション。カーネルはハードウェアリソースを管理し、システムライブラリは事前コンパイルされた機能を提供し、システムユーティリティはシステム管理に使用され、GUIは視覚的な相互作用を提供し、アプリケーションはこれらのコンポーネントを使用して機能を実装します。

Linux操作:メンテナンスモードを利用しますLinux操作:メンテナンスモードを利用しますApr 19, 2025 am 12:08 AM

Linuxメンテナンスモードは、Grubメニューから入力できます。特定の手順は次のとおりです。1)GRUBメニューのカーネルを選択し、「E」を押して編集し、2)「Linux」行の最後に「シングル」または「1」を追加し、3)Ctrl Xを押して開始します。メンテナンスモードは、システム修理、パスワードリセット、システムのアップグレードなどのタスクに安全な環境を提供します。

Linux:リカバリモード(およびメンテナンス)に入る方法Linux:リカバリモード(およびメンテナンス)に入る方法Apr 18, 2025 am 12:05 AM

Linux Recoveryモードを入力する手順は次のとおりです。1。システムを再起動し、特定のキーを押してGrubメニューを入力します。 2。[RecoveryMode)でオプションを選択します。 3. FSCKやrootなどの回復モードメニューで操作を選択します。リカバリモードを使用すると、シングルユーザーモードでシステムを開始し、ファイルシステムのチェックと修理を実行し、構成ファイルを編集し、システムの問題を解決するのに役立ちます。

Linuxの重要なコンポーネント:初心者向けに説明されていますLinuxの重要なコンポーネント:初心者向けに説明されていますApr 17, 2025 am 12:08 AM

Linuxのコアコ​​ンポーネントには、カーネル、ファイルシステム、シェル、および共通ツールが含まれます。 1.カーネルはハードウェアリソースを管理し、基本的なサービスを提供します。 2。ファイルシステムはデータを整理して保存します。 3.シェルは、ユーザーがシステムと対話するインターフェイスです。 4.一般的なツールは、毎日のタスクを完了するのに役立ちます。

Linux:その基本構造を見てくださいLinux:その基本構造を見てくださいApr 16, 2025 am 12:01 AM

Linuxの基本構造には、カーネル、ファイルシステム、およびシェルが含まれます。 1)カーネル管理ハードウェアリソースとUname-Rを使用してバージョンを表示します。 2)ext4ファイルシステムは、大きなファイルとログをサポートし、mkfs.ext4を使用して作成されます。 3)シェルは、BASHなどのコマンドラインインタラクションを提供し、LS-Lを使用してファイルをリストします。

See all articles

ホットAIツール

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

リアルなヌード写真を作成する AI 搭載アプリ

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

写真から衣服を削除するオンライン AI ツール。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

脱衣画像を無料で

Clothoff.io

Clothoff.io

AI衣類リムーバー

Video Face Swap

Video Face Swap

完全無料の AI 顔交換ツールを使用して、あらゆるビデオの顔を簡単に交換できます。

ホットツール

SublimeText3 Linux 新バージョン

SublimeText3 Linux 新バージョン

SublimeText3 Linux 最新バージョン

AtomエディタMac版ダウンロード

AtomエディタMac版ダウンロード

最も人気のあるオープンソースエディター

SecLists

SecLists

SecLists は、セキュリティ テスターの究極の相棒です。これは、セキュリティ評価中に頻繁に使用されるさまざまな種類のリストを 1 か所にまとめたものです。 SecLists は、セキュリティ テスターが必要とする可能性のあるすべてのリストを便利に提供することで、セキュリティ テストをより効率的かつ生産的にするのに役立ちます。リストの種類には、ユーザー名、パスワード、URL、ファジング ペイロード、機密データ パターン、Web シェルなどが含まれます。テスターはこのリポジトリを新しいテスト マシンにプルするだけで、必要なあらゆる種類のリストにアクセスできるようになります。

SublimeText3 中国語版

SublimeText3 中国語版

中国語版、とても使いやすい

SublimeText3 Mac版

SublimeText3 Mac版

神レベルのコード編集ソフト(SublimeText3)