C语言状态机：从 switch-case 到函数指针表

状态机的核心：

当前状态 + 当前事件 → 决定下一步动作和下一个状态。

例如一个设备：

IDLE → RUNNING → ERROR

一、最简单的 switch-case

定义状态：

typedef enum
{
    IDLE,
    RUNNING,
    ERROR
} State;

定义事件：

typedef enum
{
    START,
    FAULT
} Event;

状态机：

State state = IDLE;

void fsm_run(Event event)
{
    switch (state)
    {
        case IDLE:
            if (event == START)
                state = RUNNING;
            break;

        case RUNNING:
            if (event == FAULT)
                state = ERROR;
            break;

        case ERROR:
            break;
    }
}

执行：

fsm_run(START);

状态：

IDLE
 ↓ START
RUNNING

再：

fsm_run(FAULT);

变成：

RUNNING
 ↓ FAULT
ERROR

这就是最基本的状态机。

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二、为什么需要状态机？

因为很多嵌入式程序不是：

收到数据 → 做一次事情

而是：

等待
 ↓
开始
 ↓
接收
 ↓
完成
 ↓
出错

例如协议解析：

WAIT_HEADER
      ↓
WAIT_LEN
      ↓
WAIT_DATA
      ↓
WAIT_CRC
      ↓
DONE

不同状态下，同一个事件的处理方式不同。

所以状态机比堆很多 if-else 更清晰。

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三、状态多了怎么办？

如果状态越来越多：

switch (state)
{
    case STATE_0:
    case STATE_1:
    case STATE_2:
    case STATE_3:
    ...
}

switch 会越来越大。

这时可以把每个状态的处理函数放进函数指针数组。

typedef void (*state_handler)(Event event);

state_handler handlers[] =
{
    idle_handler,
    running_handler,
    error_handler
};

然后：

handlers[state](event);

直接根据状态找到对应处理函数。

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四、状态机就变成

state
 ↓
handlers[state]
 ↓
当前状态处理函数
 ↓
根据 event 决定下一状态

例如：

void idle_handler(Event event)
{
    if (event == START)
        state = RUNNING;
}

void running_handler(Event event)
{
    if (event == FAULT)
        state = ERROR;
}

统一执行：

void fsm_run(Event event)
{
    handlers[state](event);
}

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五、两种方法怎么选？

switch-case
→ 状态少
→ 逻辑简单
→ 最直观

函数指针表
→ 状态多
→ 每个状态逻辑复杂
→ 更容易扩展

不要为了“高级”强行使用函数指针。

状态少就 switch，状态多再考虑状态表。

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六、嵌入式中的典型场景

协议解析
→ 等待帧头 → 收长度 → 收数据 → CRC

设备控制
→ 初始化 → 工作 → 故障 → 恢复

UI
→ 主界面 → 设置 → 调试 → 返回

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七、最终记忆

状态机：

当前状态
   +
事件
   ↓
执行当前状态逻辑
   ↓
决定下一状态

最简单：

switch (state)

状态复杂：

handlers[state](event);

状态机的本质，就是把“程序现在处于什么阶段”明确表示出来，再根据事件决定下一步。