如何在 C 中使用 goto 和 swtich？ (FSM)

Question

假设我有这个代码

switch(x)
{

region_1:

  case a:
      ...
  case b:
      goto region_1:

region_2:
      
  case c:
      ...
  case d:
      goto region_2

  default:
      ...

}

在 C 中有可能有这样一个类似递归的算法吗？ 从任何情况下，我可以跳到标签并再次查看案例？ 我需要为我的祖父建立一个 FSM，他打算用它来捕鱼。

Answer 1

您可以执行以下操作

switch ( x )
{
case 1:
    L1: switch( y )
    {
    case a:
        //...
    case b:
        //... 
        goto L1;
    }

case 2:
    L2: switch( y )
    {
    case c:
        //...
    case d:
        //...
        goro L2;
    }

default:
    //...
}

Answer 2

为什么要使用开关。

例如，假设您想编写一个自动机来检查输入是否与模式ab+c+匹配。

自动机：

• S0：
  • 一 → S1
• S1
  • b → S1
  • c → S2
• S2
  • c → S2
  • EOF → 接受

这可以通过开关来完成，但也可以使用goto来实现：

S0: {
    int c = getch();
    if (c == 'a') goto S1;
    goto ERROR;
}

S1: {
    int c = getch();
    if (c == 'b') goto S1;
    if (c == 'c') goto S2;
    goto ERROR;
}

S3: {
    int c = getch();
    if (c == 'c') goto S2;
    if (c == EOF) goto ACCEPT;
    goto ERROR;
}

ACCEPT: {
   ...
}

ERROR: {
   ...
}

但是你也可以这样写：

while (1) {
   int next_state;

   switch (state) {
      case ERROR: {
         ...
         goto EXIT;
      }

      case ACCEPT: {
         ...
         goto EXIT;
      }

      case S0: {
         int c = getch();
         if      (c == 'a') { next_state = S1;    }
         else               { next_state = ERROR; }
         break;
      }

      case S1: {
         int c = getch();
         if      (c == 'b') { next_state = S1;    }
         else if (c == 'c') { next_state = S2;    }
         else               { next_state = ERROR; }
         break;
      }

      case S2: {
         int c = getch();
         if      (c == 'c') { next_state = S2;    }
         else               { next_state = ERROR; }
         break;
      }
   }

   state = next_state;
}

EXIT:

您甚至可以更进一步，使其完全由表驱动。

#define ERROR  -2
#define ACCEPT -1
#define S0      0
#define S1      1
#define S2      2

int simplification_map[] = {
   /*          0  1  2  3   4  5  6  7   8  9  A  B   C  D  E  F */
   /* 0x00 */  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,
   /* 0x10 */  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,
   /* 0x20 */  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,
   /* 0x30 */  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,
   /* 0x40 */  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,
   /* 0x50 */  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,
   /* 0x60 */  0, 2, 3, 4,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,
   /* 0x70 */  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0,  0, 0, 0, 0   
};

int simplify(int c) {
   if (c >= 128) return 0;
   if (c == EOF) return 1;
   return simplification_map[c];
}

int automata[3][5] {
   /* state   OTHER   EOF     a       b       c       */
   /* -----   ------- ------- ------- ------- ------- */
   /* S0 */ { ERROR   ERROR   S1,     ERROR,  ERROR   },
   /* S1 */ { ERROR,  ERROR,  ERROR,  S1,     S2,     },
   /* S2 */ { ERROR,  ACCEPT, ERROR,  ERROR,  S2,     },
};

int state = S0;
while (1) {
   if (state < 0) {
      if (state == ACCEPT) {
         ...
      } else {
         ...
      }

      break;
   }

   state = automata[ state ][ simplify(getch()) ];
}