1. 按键事件驱动LED状态机

任务说明

本案例要求实现一个最小可运行的事件循环框架，支持事件注册、事件分发和回调执行三个核心能力。事件循环是事件驱动架构的基石：程序不主动轮询状态，而是注册感兴趣的事件及对应回调，随后进入循环等待事件发生，事件到达时由循环负责调用已注册的回调函数。完成本案例后，应能直观理解“注册—等待—分发—回调”这一基本运转机制。

核心设计

事件循环需要解决三个问题：事件如何表示、回调如何注册、循环如何等待并分发。本案例采用以下最小设计：

事件：用整数类型 event_id 标识事件类型，事件载荷用 void* 传递，保持通用性。
注册表：使用固定大小的数组存储事件ID到回调函数的映射，每个事件ID最多注册一个回调（简化处理，避免链表管理）。
事件队列：使用环形缓冲区暂存待处理事件，事件循环从队列头部取出事件，查找注册表并调用对应回调。
触发方式：提供 event_loop_post 接口向队列投递事件，模拟异步事件到达；循环运行后按顺序处理队列中所有事件。

该设计覆盖了事件驱动的基本要素，且代码量小、无外部依赖，便于独立验证。

代码实现

// event_loop.h
#ifndef EVENT_LOOP_H
#define EVENT_LOOP_H

#include <stdint.h>

#define MAX_EVENT_TYPES 16      // 支持的最大事件类型数
#define QUEUE_CAPACITY  8       // 事件队列容量

typedef uint16_t event_id_t;
typedef void (*event_handler_t)(event_id_t id, void* data);

typedef struct {
    event_id_t id;
    void* data;
} event_t;

typedef struct {
    event_handler_t handlers[MAX_EVENT_TYPES];  // 事件ID到回调的映射表
    event_t queue[QUEUE_CAPACITY];              // 环形事件队列
    int head;                                   // 队列头索引
    int tail;                                   // 队列尾索引
    int count;                                  // 队列中事件数量
} event_loop_t;

void event_loop_init(event_loop_t* loop);
int  event_loop_register(event_loop_t* loop, event_id_t id, event_handler_t handler);
int  event_loop_post(event_loop_t* loop, event_id_t id, void* data);
void event_loop_run(event_loop_t* loop);        // 处理队列中所有事件，队列空时返回

#endif // EVENT_LOOP_H

// event_loop.c
#include "event_loop.h"
#include <string.h>

void event_loop_init(event_loop_t* loop) {
    memset(loop, 0, sizeof(event_loop_t));
}

int event_loop_register(event_loop_t* loop, event_id_t id, event_handler_t handler) {
    if (id >= MAX_EVENT_TYPES || handler == NULL) {
        return -1;  // 参数非法
    }
    loop->handlers[id] = handler;
    return 0;
}

int event_loop_post(event_loop_t* loop, event_id_t id, void* data) {
    if (loop->count >= QUEUE_CAPACITY) {
        return -1;  // 队列已满
    }
    loop->queue[loop->tail].id = id;
    loop->queue[loop->tail].data = data;
    loop->tail = (loop->tail + 1) % QUEUE_CAPACITY;
    loop->count++;
    return 0;
}

void event_loop_run(event_loop_t* loop) {
    while (loop->count > 0) {
        event_t ev = loop->queue[loop->head];
        loop->head = (loop->head + 1) % QUEUE_CAPACITY;
        loop->count--;

        if (ev.id < MAX_EVENT_TYPES && loop->handlers[ev.id] != NULL) {
            loop->handlers[ev.id](ev.id, ev.data);
        }
        // 未注册回调的事件被静默丢弃
    }
}

// main.c
#include <stdio.h>
#include "event_loop.h"

// 两个示例事件ID
#define EV_BUTTON_PRESS  1
#define EV_TIMER_TICK    2

// 示例回调函数
void on_button_press(event_id_t id, void* data) {
    int btn = *(int*)data;
    printf("[回调] 按钮事件 id=%d, 按键编号=%d\n", id, btn);
}

void on_timer_tick(event_id_t id, void* data) {
    int count = *(int*)data;
    printf("[回调] 定时器事件 id=%d, 当前计数=%d\n", id, count);
}

int main(void) {
    event_loop_t loop;
    event_loop_init(&loop);

    // 注册事件回调
    event_loop_register(&loop, EV_BUTTON_PRESS, on_button_press);
    event_loop_register(&loop, EV_TIMER_TICK, on_timer_tick);

    // 模拟产生事件（实际系统中由中断/其他线程调用 post）
    int btn_num = 3;
    int tick_count = 100;
    event_loop_post(&loop, EV_BUTTON_PRESS, &btn_num);
    event_loop_post(&loop, EV_TIMER_TICK, &tick_count);
    event_loop_post(&loop, EV_BUTTON_PRESS, &btn_num);  // 同一事件再次触发

    // 运行事件循环，处理队列中所有事件
    event_loop_run(&loop);

    // 队列已空，循环返回
    printf("事件循环处理完毕，队列剩余事件数=%d\n", loop.count);
    return 0;
}

编译与运行

将上述三个文件置于同一目录，执行以下命令编译：

gcc -Wall -o event_demo main.c event_loop.c

运行程序：

./event_demo

验证方法

程序运行后，观察标准输出。根据代码逻辑，事件队列中依次投递了3个事件：按钮事件（数据3）、定时器事件（数据100）、按钮事件（数据3）。事件循环按先进先出顺序取出并分发，因此预期输出为：

[回调] 按钮事件 id=1, 按键编号=3
[回调] 定时器事件 id=2, 当前计数=100
[回调] 按钮事件 id=1, 按键编号=3
事件循环处理完毕，队列剩余事件数=0

判定标准：

三个回调均被正确调用，且打印顺序与投递顺序一致，说明事件队列的FIFO行为正确；
同一事件ID（按钮事件）被多次投递时，每次都能触发回调，说明注册表可重复使用；
最后一行输出队列剩余事件数为0，说明循环正确消费了所有事件并正常退出。

如需进一步验证未注册事件的处理，可在 main 中投递一个未注册的事件ID（如 99），程序应静默跳过且不崩溃，队列计数正常递减。

事件循环工作机制

关键机制说明

本实现中，event_loop_run 采用“处理完当前队列中所有事件后返回”的批处理模式，而非无限阻塞等待。这种设计便于在裸机环境或单线程测试中验证框架正确性。在实际嵌入式系统中，可将 run 放入主循环，或由调度器在空闲时调用；事件投递则来自中断服务程序或其他任务。post 函数在单线程模型下无需加锁，若需支持多线程/中断并发投递，需在 post 与 run 的队列操作处增加临界区保护，这属于后续案例的扩展范围。

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