为Linux应用构造有限状态机方法(下) （1）

三、自动生成状态机

为实用的软件系统编写状态机并不是一件十分轻松的事情，特别是当状态机本身比较复杂的时候尤其如此，许多有过类似经历的程序员往往将其形容为"毫无创意"的过程，因为他们需要将大量的时间与精力倾注在如何管理好状态机中的各种状态上，而不是程序本身的运行逻辑。作为一种通用的软件设计模式，各种软件系统的状态机之间肯定会或多或少地存在着一些共性，因此人们开始尝试开发一些工具来自动生成有限状态机的框架代码，而在Linux下就有一个挺不错的选择──FSME（Finite State Machine Editor）。

FSME是一个基于Qt的有限状态机工具，它能够让用户通过图形化的方式来对程序中所需要的状态机进行建模，并且还能够自动生成用C++或者Python实现的状态机框架代码。下面就以图1中城门的状态机为例，来介绍如何利用FSME来自动生成程序中所需要的状态机代码。

3.1状态机建模

首先运行fsme命令来启动状态机编辑器，然后单击工具栏上" "New"按钮来创建一个新的状态机。FSME中用于构建状态机的基本元素一共有五种：事件（Event）、输入（Input）、输出（Output）、状态（State）和转换（Transition），在界面左边的树形列表中可以找到其中的四种。

状态建模

在FSME界面左边的树形列表中选择"States"项，然后按下键盘上的Insert键来插入一个新的状态，接着在右下方的"Name"文本框中输入状态的名称，再在右上方的绘图区域单击该状态所要放置的位置，一个新的状态就创建好了。用同样的办法可以添加状态机所需要的所有状态。

事件建模

在FSME界面左边的树形列表中选" "Events"项，然后按下键盘上的Insert键来添加一个新的事件，接着在右下方的"Name"文本框中输入事件的名称，再单击"Apply"按钮，一个新的事件就创建好了。用同样的办法可以添加状态机所需要的所有事件。

状态转换是整个建模过程中最重要的一个部分，它用来定义有限状态机中的一个状态是如何切换到另一个状态的。例如，当用来控制城门的状态机处于Opened状态时，如果此时有Close事件产生，那么状态机的当前状态将切换到Closed状态，这样一个完整的过程在状态机模型中可以用closeDoor这样一个转换来进行描述。

要在FSME中添加这样一个转换，首先需要在界面左边的树形列表中选" "States"下的"Opened"项，然后按下键盘上的Insert键来添加一个新的转换，接着在右下角的"Name"文本框中输入转换的名字"closeDoor"，在"Condition"文本框中输入"Close"表明触发该转换的条件是事件Close的产生，在"Target"下拉框中选择"Closed"项表明该转换发生后状态机将被切换到Closed状态，最后再单击"Apply"按钮，一个新的状态转换关系就定义好了，如图5所示。用同样的办法可以添加状态机所需要的所有转换。

3.2 生成状态机框架

使用FSME不仅能够进行可视化的状态机建模，更重要的是它还可以根据得到的模型自动生成用C++或者Python实现的状态机框架。首先在FSME界面左边的树形列表中选择"Root"项，然后在右下角的"Name"文本框中输入状态机的名字"DoorFSM"，再从"Initial State"下拉列表中选择状态"Opened"作为状态机的初始化状态。

在将状态机模型保存为door.fsm文件之后，使用下面的命令可以生成包含有状态机定义的头文件：

　　[xiaowp@linuxgam" code]$ fsmc door.fsm -d -o DoorFSM.

进一步还可以生成包含有状态机实现的框架代码：

　　[xiaowp@linuxgam code]$ fsmc door.fsm -d -impl DoorFSM.h -o DoorFSM.cpp

如果想对生成的状态机进行验证，只需要再手工编写一段用于测试的代码就可以了：

　　/* 
　　 * TestFSM.cpp
　　 * 测试生成的状态机框架
　　 */
　　
　　#include "DoorFSM.h"
　　
　　int main() 
　　{
　　　DoorFSM door;
　　　door.A(DoorFSM::Close);
　　　door.A(DoorFSM::Lock);
　　　door.A(DoorFSM::Unlock);
　　　door.A(DoorFSM::Open);
　　}