回想剛開始工作的時候，寫代碼感覺都會很凌亂，不知道從哪里開始入手，而且寫完老是漏掉各種情況處理。只能靠測試來發現缺陷，著實苦惱。直到某天聽到辦公室某個大佬指導另一個同事：“你搞個狀態機去管理啊......你知道什么是狀態機不？”于是便抱著好奇的心態去搜索了一下，從此打開了新的大門哈哈哈！發現尤其適合于嵌入式編程，所以十分推薦新手都了解一下。

狀態機，這是在嵌入式系統中大量使用的軟件模式，簡單點說，就是會基于當前的狀態去做不同的動作，切換到下一個狀態。
下面以交通信號燈控制器作為狀態機范例演示一下：（該圖來自《嵌入式系統設計與實踐》作者：Elecia White）
功能需求很簡單：紅燈停，綠燈行，黃燈等。

狀態機一共有三個組成部分：狀態、事件、動作；
以上范例中，可如下拆解：
狀態：紅燈狀態RedState、綠燈狀態GreenState、黃燈狀態YellowState；
事件：停止命令StopCmd、前進命令GoCmd、超時TimeOut；
動作：切換到紅燈RedLedOn、切換到綠燈GreenLedOn、切換到黃燈YellowLedOn；

在實際編程中，以不同的部分為中心，可以有不同的軟件實現方法：

以狀態為中心的狀態機

我是誰->發生了什么事->我要干什么

每個狀態負責自己的行為和遷移邏輯。基本上一個case對應一個狀態，可讀性比較強，是最常用的風格。
但可擴展性一般，如果狀態事件太多，那處理函數很容易膨脹，所以不太適用于事件多的場景。

void TrafficLightSystemStateMachine(event_e event)
{
    static state_e current_state = RedState;
    switch (current_state) {
        case RedState:
            if (event == GoCmd) {
                GreenLedOn();
                current_state = GreenState;
            }
            break;
        case GreenState:
            if (event == TimeOut) {
                YellowLedOn();
                current_state = YellowState;
            }
            break;
        case YellowState:
            if (event == TimeOut) {
                RedLedOn();
                current_state = RedState;
            }
            break;
        default:
            break;
    }
}

以隱式狀態為中心的狀態機

同樣是以狀態為中心，不過上面那種是顯式的。區別就在于把遷移邏輯隱藏到狀態函數內部里。
隱藏之后的好處是可以做到模塊化處理，每個狀態函數獨立封裝，易于單元測試。
（獨立的好處是可以不用太管他人，那壞處就是無法太管得了他人。）

state_e red_state(void)
{
    if (received_event == GoCmd) {
        GreenLedOn();
        return GreenState;
    }
    return RedState;
}

state_e green_state(void)
{
    if (received_event == TimeOut) {
        YellowLedOn();
        return YellowState;
    } else if (received_event == StopCmd) {
        RedLedOn();
        return RedState;
    }
    return GreenState;
}

state_e yellow_state(void)
{
    if (received_event == TimeOut) {
        RedLedOn();
        return RedState;
    }
    return YellowState;
}

state_e (*state_functions[])(void) = {
    red_state, green_state, yellow_state
};

void TrafficLightSystemStateMachine(void)
{
    while (1) {
        current_state = state_functions[current_state]();
    }
}

以事件為中心的狀態機

發生了什么事->我是誰->我要干什么

比較適用于事件驅動場景，尤其是事件頻繁，來源復雜的情況。

void TrafficLightSystemStateMachine(event_e event)
{
    static state_e current_state = RedState;
    switch (event) {
        case StopCmd:
            if (current_state != RedState) {
                RedLedOn();
                current_state = RedState;
            }
            break;
        case GoCmd:
            if (current_state == RedState) {
                GreenLedOn();
                current_state = GreenState;
            }
            break;
        case TimeOut:
            if (current_state == GreenState) {
                YellowLedOn();
                current_state = YellowState;
            } else if (current_state == YellowState) {
                RedLedOn();
                current_state = RedState;
            }
            break;
        default:
            break;
    }
}

以動作為中心的狀態機

現在是什么情況->我要干什么

以狀態+事件判斷來決定動作和下一個狀態。
把遷移邏輯集中在表里，抽象程度高，可擴展性和可移植性強。
很適合狀態 + 事件組合很多的場景

typedef struct {
    state_e  current;
    event_e  event;
    state_e  next;
    void (*action)(void);
} fsm_entry_t;

fsm_entry_t fsm_table[] = {
    { RedState,   GoCmd,     GreenState,  GreenLedOn },
    { GreenState, TimeOut,   YellowState, YellowLedOn },
    { YellowState, TimeOut,  RedState,    RedLedOn },
    { GreenState, StopCmd,   RedState,    RedLedOn },
};

void TrafficLightSystemStateMachine(event_e event)
{
    for (int i = 0; i < sizeof(fsm_table)/sizeof(fsm_table[0]); i++) {
        if (fsm_table[i].current == current_state && fsm_table[i].event == event) {
            current_state = fsm_table[i].next;
            fsm_table[i].action();
            break;
        }
    }
}

總結：

哪個部分多就適合以哪個部分作為中心。狀態多適合以狀態為中心，事件多適合以事件為中心，狀態和事件都多適合以動作為中心。在實踐過程中，其實重要的不是實現方式，而是狀態機的設計思想。但是狀態機代碼往往不利于維護和評審，所以提供狀態機圖等文檔是十分必要的。

練習：
大家可以以電子表作為練習，寫在評論區里交流一下，功能需求如下：
1.有液晶顯示屏顯示年月日時分秒；
2.有4個按鍵：
a.LIGH鍵：夜光功能，按下后表燈會亮起，提供夜晚或昏暗環境下的時間顯示。
b.MODE鍵：功能鍵，用于選擇需要調節的鬧鐘時間等。
c.START鍵/加鍵：秒表鍵，用于開始、停止和繼續計時/數字加。
d.RESET鍵/減鍵：用于歸零計時功能/數字減。
3.可以實現顯示時間、調節時間、秒表、設置鬧鐘、倒計時功能。