状态机设计处理数据输入

Question

我正在开发一个实时机器控制系统，该系统执行一系列任务，并且应该对大量输入做出反应。我决定使用状态机来实现这个系统。

我过去曾使用过简单的基于 switch/case 的状态机，并希望过渡到更易于维护的解决方案。目前我对如何处理输入和转换有点困惑。

例如，我有一个 AnalogInput 类，它为我提供了我应该监控的测量值。假设我有一个状态 WaitForThreshold，它应该读取一个 AnalogInput，然后在达到阈值时转换。

我 a) 将 AnalogInput 类的引用传递给 WaitForThreshold 类，并允许它监控输入本身，向 StateMachine 类发出它希望转换的信号。

b) 创建专用事件，LaserMeasurementAtThreshold 和状态转换图：StateMachine.addTransition(State A, Event e, State B)

c) 创建更多通用事件 AnalogInputChanged 并为每个事件实现事件处理程序，这再次向 StateMachine 发出需要转换的信号

选项 a 本质上是一个简单的 switch/case 状态机的更大版本，它可能会随着时间的推移而变得混乱，但提供了很大的灵活性，并且 b/c 看起来更有条理和干净，但似乎我可能不得不跳过很多箍来实现相对简单的任务，因为事件的数量可能非常大。

有人可以提供一些关于状态机设计的见解，其中必须监控大量输入源和类型，并且事件在很大程度上是特定于状态的（大多数事件仅与单个状态有关）？

是否有其他替代状态机设计来控制必须执行一系列步骤的系统（非线性、循环和分支必须是可能的）

语言：C++

谢谢

Answer 1

我相信这会更清楚地实现为转换表：

typedef (void)((*Pointer_To_Transition_Function)());
struct Table_Entry
{
  Input_Type input_value;
  Pointer_To_Transisiton_Function p_trans_function;
};

static const Table_Entry Transition_Table[] = 
{
  {4, Read_Sensor},
};
static const size_t transition_quantity =  
    sizeof(Transition_Table) / sizeof(Transition_Table[0]);

//...
for (size_t index = 0; index < transition_quantity; ++index)
{
  if (input_value = Transition_Table[index].input_value)
  {
    Pointer_To_Transition_Function p_function = Transition_Table[index].p_trans_function;
    // Call the function:
    p_function();
    break;
  }
}

您可以使用std::map，但std::map 必须在运行时初始化。表（数组）是静态不变的，因此可以放入只读内存段（方便嵌入式系统）；并且不使用动态内存分配。

编辑1：表格的ASCII绘图

+-------------+--------------------------------+  
| Input value | Pointer to transition function |  
+-------------+--------------------------------+  
|     4       |   Read sensor                  |
+-------------+--------------------------------+  
|     2       |   Start motor                  |
+-------------+--------------------------------+