c++ boost状态机简要使用示例

简要介绍

Boost.Statechart是Boost库中的一个用于创建状态机的库。它允许我们定义状态、事件和转变，从而实现复杂的状态机行为。以下是一个简单的例子，展示如何使用Boost.Statechart来创建和使用状态机。

#include <iostream>
#include <boost/statechart/state_machine.hpp>
#include <boost/statechart/simple_state.hpp>
#include <boost/statechart/transition.hpp>
#include <boost/statechart/event.hpp>

namespace sc = boost::statechart;

// 事件定义
struct EvStart : sc::event<EvStart> {};
struct EvStop : sc::event<EvStop> {};

// 前向声明状态机和状态
struct Active;
struct MyStateMachine;

// 状态机定义，初始状态设定为Active
struct MyStateMachine : sc::state_machine<MyStateMachine, Active> {};

// 状态Active的定义和行为
struct Active : sc::simple_state<Active, MyStateMachine>
{
    // 出现状态时的动作
    Active() { std::cout << "Entering Active State\n"; }
    
    // 离开状态时的动作
    ~Active() { std::cout << "Exiting Active State\n"; }

    // 事件处理，EvStop事件使状态机转到Stopped状态
    typedef sc::transition<EvStop, class Stopped> reactions;
};

// 状态Stopped的定义和行为
struct Stopped : sc::simple_state<Stopped, MyStateMachine>
{
    // 出现状态时的动作
    Stopped() { std::cout << "Entering Stopped State\n"; }
    
    // 离开状态时的动作
    ~Stopped() { std::cout << "Exiting Stopped State\n"; }

    // 事件处理，EvStart事件使状态机转回Active状态
    typedef sc::transition<EvStart, Active> reactions;
};

int main()
{
    // 创建状态机实例
    MyStateMachine myMachine;

    // 启动状态机，进入初始状态Active
    myMachine.initiate();

    // 触发EvStop事件，状态机切换到Stopped状态
    myMachine.process_event(EvStop());
    
    // 触发EvStart事件，状态机切换回Active状态
    myMachine.process_event(EvStart());

    return 0;
}

代码解释

事件定义：
- EvStart 和 EvStop 是两个事件，继承自 sc::event。
前向声明：
- 对 Active 状态和 MyStateMachine 状态机进行前向声明。
状态机定义：
- MyStateMachine 继承自 sc::state_machine，其初始状态为 Active。
状态定义：
- Active 和 Stopped 状态都继承自 sc::simple_state。在构造函数和析构函数中分别定义进入和离开状态时的动作。
- 在 Active 状态中，通过 typedef sc::transition<EvStop, Stopped> 指定当接收到 EvStop 事件时，会转到 Stopped 状态。
- 在 Stopped 状态中，通过 typedef sc::transition<EvStart, Active> 指定当接收到 EvStart 事件时，会转回 Active 状态。
主函数：
- 创建 MyStateMachine 实例。
- 调用 initiate() 方法启动状态机，使其进入初始状态 Active。
- 使用 process_event 方法处理事件，触发状态转换。

这个例子展示了如何定义和使用一个简单的状态机。通过事件驱动的方式，可以很方便地管理状态和状态之间的转换。如果需要处理更复杂的状态机行为（如层次状态、并行状态等），可以参考Boost.Statechart的文档获取更多信息。

如何阅读参考资料中的官方资料

该资料内容设计为逐步深入。读者可以从合适位置开始读，直到对于解决你的任务为止。特别地：

首先，仅仅有少数几个状态的简单状态机能够通过以下描述合理地实现，基本主题：秒表
其次，达到12个状态的大型状态机请参照以下文章：进阶主题：数码相机应该是很有帮助的。
最后，用户想要创建更加复杂的状态机，请参照：高级主题部分。另外，强烈建议阅读限制条件章节。

hello world

我们将用一个最简单的程序开始第一步，以下为状态表：

该状态图的实现代码如下：

#include <boost/statechart/state_machine.hpp>
#include <boost/statechart/simple_state.hpp>
#include <iostream>

namespace sc = boost::statechart;

// 此处定义为strcut 是为了避免所有成员都要添加 public关键字，如果你不介意，也可以使用class。

// 我们需要提前申明初始化状态，因为其必须在定义状态机的地方定义。
struct Greeting;

// Boost.Statechart 重度使用模板。子类必须总是将该初始化状态作为第一参数传递给基类
// 当状态机进行初始化时，必须被通知进入哪个状态这就是为什么 Greeting 作为第二个参数传递的原因。
struct Machine : sc::state_machine< Machine, Greeting > {};

//对于每个状态都必须指定其所属状态机以及其在状态表中的位置，
//两者是通过simple_state<>的参数来指定。
//因为我们拥有简单的状态机，故其上下文也是状态机。
//相应的，Machine 被当作上下文作为第二参数传递（上下文参数在下文将会进一步说明）。

struct Greeting : sc::simple_state< Greeting, Machine >
{
  // 不论何时状态机进入一个状态，就会创建一个相应的状态类的对象。
  //该对象将保持只要该状态机保持在此状态。最后，在此状态结束时该对象将销毁。
  //因此，进入动作通过定义构造函数来完成，出口动作通过定义析构函数来实现。
  Greeting() { std::cout << "Hello World!\n"; } // entry
  ~Greeting() { std::cout << "Bye Bye World!\n"; } // exit
};

int main()
{
  Machine myMachine;
  // myMachine 在构造函数调用后并没有运行，我们需要通过调用 initiate() 运行该状态机，
  //这将触发 初始状态 Greeting 的构造
  myMachine.initiate();
  // 当离开 main()时，myMachine 的析构将导致当前激活状态被析构
  return 0;
}