在C＃中實現狀態機的最佳方法（性能何時重要）？

Question

我想出了以下選項：

使用goto語句：

Start:
    goto Data
Data:
    goto Finish
Finish:
    ;

使用switch語句：

switch(m_state) {
    case State.Start:
        m_state = State.Data;
        break;
    case State.Data:            
        m_state = State.Finish;
        break;
    case State.Finish:
        break;
}

使用goto和switch一起：

switch(m_state) {
    case State.Start:
        goto case State.Data2;
    case State.Data1:
        goto case State.Finish;
    case State.Data2:
        m_state = State.Data1;
        //call to a function outside the state machine
        //that could possibly change the state
        break;
    case State.Finish:
        break;
}

我更喜歡使用goto語句的第一個選項，因為它更快，更簡潔。 但我不確定它是不是最好的選擇。 表現明智，但是當談到可讀性我不知道。 這就是我問這個問題的原因。 您更喜歡哪個選項？為什么？

Answer 1

我更喜歡相互調用/遞歸函數。 要適應你的例子：

returnvalue Start() {
    return Data();
}

returnvalue Data() {
    return Finish();
}

returnvalue Finish() {
    …
}

從理論上講，這可以完全內聯，因此編譯器輸出等同於你的goto解決方案（因此速度相同）。 實際上， C＃編譯器/ JITter可能不會這樣做 。 但是，由於該解決方案是大大更具可讀性（好吧，恕我直言），我只會用替換它goto一個非常仔細的標桿證明它是在速度方面的確遜色，或出現堆棧溢出（在此簡單的解決方案之后，解決方案但是更大的自動機會遇到這個問題）。

即便如此，我肯定會堅持使用goto case解決方案。 為什么？ 因為那么你的整個凌亂goto面食是公包封的嵌段結構（內部switch塊）和您的面條不會裂傷的代碼的其余部分，從而防止波倫亞。

總之 ：功能變體很清楚，但通常容易出問題。 goto解決方案很麻煩。 只有goto case提供了一個干凈，高效的解決方案。 如果性能確實是最重要的（並且自動機是瓶頸），那么請選擇結構化的goto case變體。

Answer 2

切換goto的優點是你在變量中有狀態，而不僅僅是在指令指針中。

使用goto方法，狀態機必須是控制其他所有內容的主循環，因為你不會因為丟失狀態而退出它。

使用切換方法，狀態機是隔離的，您可以到任何想要處理外部事件的地方。 當你返回狀態機時，它會繼續在yuu停止的地方繼續。 您甚至可以並排運行多個狀態機，這是goto版本無法實現的。

我不確定你在第三種方案中走向何方，它看起來就像是第一種無用的開關。

Answer 3

如果您希望將狀態機轉換邏輯分解為單獨的函數，則只能使用switch語句執行此操作。

switch(m_state) {
        case State.Start:
                m_state = State.Data;
                break;
        case State.Data:                        
                m_state = ComputeNextState();
                break;
        case State.Finish:
                break;
} 

它也更具可讀性，並且switch語句（與Goto相比）的開銷只會在極少數情況下產生性能差異。

編輯：

您可以使用“轉到大小寫”來提高性能：

switch(m_state) {
        case State.Start:
                m_state = State.Data; // Don't forget this line!
                goto case State.Data;
        case State.Data:                        
                m_state = ComputeNextState();
                break;
        case State.Finish:
                break;
} 

但是，您可能會忘記更新狀態變量。 這可能會在以后導致細微的錯誤（因為你假設“m_state”被設置），所以我建議避免它。

Answer 4

有第四種選擇。

使用迭代器實現狀態機。 這是一篇很好的短文，向您展示如何

但它有一些缺點。 從迭代器外部操縱狀態是不可能的。

我也不確定它是否很快。 但你總能做一個測試。

Answer 5

我個人更喜歡第二個與goto，因為第一個將需要不必要的循環步驟（例如）進入新狀態