c++ 简单有限状态机模板

klsxnrf1 于 2023-06-25 发布在其他

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我正在尝试一个非常简单的FSM，在入口和出口处都有动作。流行的（？）示例传递原始指针并使用手动资源管理（例如https://refactoring.guru/design-patterns/state/cpp/example）
我的目标是使用自动化的资源管理和简单的界面。所以我尝试使用模板。它的工作和界面是OK-ish

class Fsm;
class State {
public:
    virtual ~State() = default;
    void SetFsm(Fsm* fsm) { fsm_ = fsm; }
    virtual void Enter() = 0;
    virtual void Exit() = 0;
protected:
    // to allow state changes
    Fsm* fsm_{ nullptr };
};
class Fsm {
public:
    template <class T>
    void TransitionTo() {
        if (state_ != nullptr) {
            // if switching to same state, do nothing
            const auto temp = std::make_unique<T>();
            if (dynamic_cast<T*>(state_.get()) != nullptr) { return; }
            state_->Exit();
        }
        state_ = std::make_unique<T>();
        state_->SetFsm(this);
        state_->Enter();
    }
private:
    std::unique_ptr<State> state_;
};

在定义了class MyState1和class MyState2之后，可以将其称为

const auto my_object = std::make_unique<Fsm>();
my_object->TransitionTo<MyState1>();
my_object->TransitionTo<MyState2>()

但它不允许在构造时传递状态，因为模板化的构造函数不是一个东西。所以我创建了这个构造函数

Fsm(std::unique_ptr<State> state = nullptr) : state_(std::move(state)) {}

但结果就是

const auto my_object = std::make_unique<Fsm>(std::make_unique<MyState1>());

有什么建议如何使它成为一个更简单的构造函数吗？关于使用模板完成这项任务，有什么一般性的说明吗？

c++

来源：https://stackoverflow.com/questions/76477897/simple-finite-state-machine-using-templates

1条答案

按热度按时间

hfwmuf9z1#

如果接口和可读性是您唯一关心的问题，并且您想摆脱编写长行的嵌套函数，那么您可以简单地实现工厂模式。
例如：

class Fsm 
{
    public:
        class factory
        {
            public:
                template <typename T, typename... Args>
                static std::unique_ptr<Fsm> create(Args&&... args)
                {
                    auto fsm_ptr = new Fsm(std::make_unique<T>( std::forward<Args>(args)... ));
                    return std::unique_ptr<Fsm>( fsm_ptr );
                }
        };
        
        // DONT FORGET FRIEND CLASS
        friend class factory;
        
    // MAKE CONSTRUCTOR PRIVATE
    private:
        Fsm(std::unique_ptr<State> state = nullptr) : state_(std::move(state)) {}
        
}

由于现在你不能直接创建FSM类，所以你不得不使用一个更简单/直观的界面的工厂。

auto obj = Fsm::factory::create<MyState1>();
obj->TransitionTo<MyState2>();

它还允许你传递额外的参数来构建你的State类

auto obj = Fsm::factory::create<MyState1>(1, "context", 2.0f);

=====

#include <iostream>
#include <memory>
#include <utility>
using namespace std;
class Fsm;
class State {
public:
    virtual ~State() = default;
    void SetFsm(Fsm* fsm) { fsm_ = fsm; }
    virtual void Enter() = 0;
    virtual void Exit() = 0;
protected:
    // to allow state changes
    Fsm* fsm_{ nullptr };
};
class MyState1 : public State
{
    public:
        MyState1(){};
        virtual void Enter() override {};
        virtual void Exit() override {};
};
class MyState2 : public State
{
    public:
        MyState2(){};
        virtual void Enter() override {};
        virtual void Exit() override {};
};
class Fsm 
{
    public:
        class factory
        {
            public:
                template <typename T, typename... Args>
                static std::unique_ptr<Fsm> create(Args&&... args)
                {
                    auto fsm_ptr = new Fsm(std::make_unique<T>( std::forward<Args>(args)... ));
                    return std::unique_ptr<Fsm>( fsm_ptr );
                }
        };
        
        friend class factory;
        
    private:
        Fsm(std::unique_ptr<State> state = nullptr) : state_(std::move(state)) {}
        
    public:
        template <class T>
        void TransitionTo() {
            if (state_ != nullptr) {
                // if switching to same state, do nothing
                const auto temp = std::make_unique<T>();
                if (dynamic_cast<T*>(state_.get()) != nullptr) { return; }
                state_->Exit();
            }
            state_ = std::make_unique<T>();
            state_->SetFsm(this);
            state_->Enter();
        }
    private:
        std::unique_ptr<State> state_;
};
int main()
{
    auto obj = Fsm::factory::create<MyState1>();
    obj->TransitionTo<MyState2>();
    return 0;
}

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