C++ 状态机开发

1.状态机的基本概念

1.1 状态（State）：表示系统当前的条件或环境。比如，在交通信号灯的例子中，状态可以是红灯、绿灯或黄灯。

1.2 事件（Event）：表示某个外部或内部的动作，导致状态的改变。事件可以是定时器到期、传感器输入、用户操作等。

1.3 转换（Transition）：从一个状态到另一个状态的过程。状态转换可以是由事件引起的，也可以是时间驱动的。

1.4 动作（Action）：在状态转换时或在进入某个状态时执行的操作。这些操作可以是日志记录、状态初始化等。

2.状态机的设计

通常，状态机的设计分为以下几个步骤：

定义状态：通过枚举或常量定义状态。

实现状态机类：设计一个类来管理状态和状态转换逻辑。

定义事件和动作：处理状态转换的条件和触发的动作。

集成和测试：将状态机类应用到实际场景中，并测试其行为。

3.示例

3.1. 定义状态枚举

使用枚举来定义信号灯的三种状态：红灯、绿灯和黄灯。

enum class TrafficLightState {RED,GREEN,YELLOW
};

3.2. 定义状态机类

创建一个类来管理信号灯的状态和状态转换逻辑。


#include <iostream>
#include <string>class TrafficLightStateMachine {
public:TrafficLightStateMachine() : currentState(TrafficLightState::RED) {}// 处理状态转换逻辑void handleEvent() {switch (currentState) {case TrafficLightState::RED:transitionToState(TrafficLightState::GREEN);break;case TrafficLightState::GREEN:transitionToState(TrafficLightState::YELLOW);break;case TrafficLightState::YELLOW:transitionToState(TrafficLightState::RED);break;}}TrafficLightState getCurrentState() const {return currentState;}private:TrafficLightState currentState;void transitionToState(TrafficLightState newState) {// 执行状态转换时的动作std::cout << "Transitioning from " << getStateName(currentState) << " to " << getStateName(newState) << std::endl;currentState = newState;}std::string getStateName(TrafficLightState state) const {switch (state) {case TrafficLightState::RED: return "Red Light";case TrafficLightState::GREEN: return "Green Light";case TrafficLightState::YELLOW: return "Yellow Light";default: return "Unknown";}}
};

3.3. 使用状态机

在main函数中模拟交通信号灯的运行。


#include <thread>
#include <chrono>int main() {TrafficLightStateMachine trafficLight;for (int i = 0; i < 6; ++i) {trafficLight.handleEvent();std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 模拟时间延迟}return 0;
}