用Pythonic方式实现简单的FSM是什么？

Question

昨天我需要解析一个非常简单的二进制数据文件。规则是：找出连续两个字节都是0xAA，然后下一个字节是长度字节，接着跳过9个字节，从那里输出指定数量的数据。一直重复这个过程直到文件结束。

我的解决方案确实有效，而且很快就写好了（虽然我本质上是个C语言程序员，但我觉得用Python写这个比用C语言快得多）——不过，这显然一点也不符合Python的风格，读起来就像是个C语言程序（而且还不是很好！）

那么，有什么更好、更符合Python风格的方法呢？像这样的简单有限状态机在Python中还是合适的吗？

我的解决方案：

#! /usr/bin/python

import sys

f = open(sys.argv[1], "rb")

state = 0

if f:
    for byte in f.read():
        a = ord(byte)       
        if state == 0:
            if a == 0xAA:
                state = 1
        elif state == 1:
            if a  == 0xAA:
                state = 2
            else: 
                state = 0
        elif state == 2:
            count = a;
            skip = 9
            state = 3
        elif state == 3:
            skip = skip -1
            if skip == 0:
                state = 4
        elif state == 4:
             print "%02x" %a
             count = count -1 
             if count == 0:
                 state = 0
                 print "\r\n"

Answer 1

我对告诉大家什么是“Pythonic”有点紧张，不过我还是试试吧。首先，记住在Python中，函数其实就是对象。状态转换可以用一个字典来定义，字典的键是（输入，当前状态），而值是一个元组（下一个状态，动作）。这个动作就是一个函数，它负责完成从当前状态到下一个状态的转换。

在这里有一个很不错的例子，可以看看：http://code.activestate.com/recipes/146262-finite-state-machine-fsm。我自己没有用过，但从快速浏览来看，它似乎涵盖了所有内容。

几个月前这里也有人问过类似的问题并得到了回答：Python状态机设计。你也可以看看那些回答，可能会对你有帮助。

Answer 2

我见过的在Python中实现状态机（FSM）最酷的方法就是通过生成器和协程。你可以看看这篇Charming Python的文章，里面有个例子。Eli Bendersky也写了一篇很棒的文章，讲了这个主题。

如果你对协程还不太熟悉，David Beazley的《关于协程和并发的有趣课程》是个很好的入门资料。

Answer 3

你可以给你的状态起个常量名字，而不是用0、1、2这些数字，这样会让代码更容易读懂。

你可以用一个字典来把 (当前状态, 输入) -> (下一个状态) 进行映射，但这样做其实不能在状态转换时进行额外的处理。除非你还加一个“转换函数”来处理额外的事情。

或者你可以采用一种非有限状态机的方法。我觉得这样做是可行的，只要 0xAA 0xAA 只在表示“开始”时出现（在数据中不出现）。

with open(sys.argv[1], 'rb') as f:
    contents = f.read()
    for chunk in contents.split('\xaa\xaa')[1:]:
        length = ord(chunk[0])
        data = chunk[10:10+length]
        print data

如果它在数据中出现了，你可以用 string.find('\xaa\xaa', start) 来扫描字符串，把 start 参数设置为从上一个数据块结束的地方开始查找。一直重复这个过程，直到返回-1为止。