概述

狀態(tài)機，簡寫為FSM（Finite State Machine），狀態(tài)機由狀態(tài)寄存器和組合邏輯電路構成，能夠根據控制信號按照預先設定的狀態(tài)進行狀態(tài)轉移，是協(xié)調相關信號動作、完成特定操作的控制中心。
簡單來說，狀態(tài)機，就是負責執(zhí)行各種狀態(tài)的切換。Qt狀態(tài)機的使用場景主要針對比較復雜的界面，或者需要切換不同狀態(tài)的控件，比如三態(tài)按鈕，每個狀態(tài)對應不同的樣式，如果自己做狀態(tài)管理，那就比較麻煩了。

而狀態(tài)機就是解決這種問題的，Qt中的狀態(tài)機框架為我們提供了很多的API和類，使我們能更容易的在自己的應用程序中集成狀態(tài)動畫。這個框架是和Qt的元對象系統(tǒng)機密結合在一起的。比如，各個狀態(tài)之間的轉換是通過信號觸發(fā)的，狀態(tài)可被配置為用來設置QObject對象的屬性以及調用其方法。可以說Qt中的狀態(tài)機就是通過Qt自身的事件系統(tǒng)來驅動的。

狀態(tài)機框架中的狀態(tài)圖是分層的。狀態(tài)可以嵌套在其他狀態(tài)中，狀態(tài)機的當前配置由當前活動的狀態(tài)集組成。狀態(tài)機有效配置中的所有狀態(tài)都有一個共同的祖先。

狀態(tài)機框架中的類

以下類由Qt提供，用于創(chuàng)建事件驅動的狀態(tài)機。

一個簡單的示例

接下來直接通過一個簡單的示例來了解Qt狀態(tài)機的工作方式。

最基礎的Qt狀態(tài)機使用流程如下：

• 創(chuàng)建一個狀態(tài)機QStateMachine和需要的狀態(tài)QState
• 使用QState::addTransition() 函數為這些狀態(tài)之間添加過渡
• 將狀態(tài)添加到狀態(tài)機進行管理，并為狀態(tài)機設置一個初始狀態(tài)
• 啟動狀態(tài)機

效果圖：

這里btn2有三種狀態(tài)，分別顯示在不同的位置，通過點擊Btn1進行狀態(tài)的切換。

其狀態(tài)圖如下：

接下來看看代碼：

#include <QWidget> #include <QState> #include <QStateMachine>namespace Ui { class Widget; }class Widget : public QWidget {Q_OBJECTpublic:explicit Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();private slots:void onOutputMessage();private:Ui::Widget *ui;QStateMachine * m_pStateMachine = nullptr;QState * m_pState1 = nullptr;QState * m_pState2 = nullptr;QState * m_pState3 = nullptr; }; #include "widget.h" #include "ui_widget.h" #include <QDebug>Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget) {ui->setupUi(this);m_pStateMachine = new QStateMachine(this);m_pState1 = new QState();m_pState2 = new QState();m_pState3 = new QState();m_pState1->assignProperty(ui->btn2,"pos",QPoint(20,40));m_pState2->assignProperty(ui->btn2,"pos",QPoint(80,40));m_pState3->assignProperty(ui->btn2,"pos",QPoint(120,40));m_pState1->addTransition(ui->btn1,SIGNAL(clicked()),m_pState2);m_pState2->addTransition(ui->btn1,SIGNAL(clicked()),m_pState3);m_pState3->addTransition(ui->btn1,SIGNAL(clicked()),m_pState1);m_pStateMachine->addState(m_pState1);m_pStateMachine->addState(m_pState2);m_pStateMachine->addState(m_pState3);m_pStateMachine->setInitialState(m_pState1);m_pStateMachine->setInitialState(m_pState1);m_pStateMachine->start(); }Widget::~Widget() {delete ui; }

這樣狀態(tài)機就開始異步的運行了，也就是說，它成為了我們應用程序事件循環(huán)的一部分。這也對應了我們上面說的，Qt的狀態(tài)機是通過Qt自身的事件機制來驅動的。

狀態(tài)轉換時操作QObject對象

使用QState::assignProperty() 函數當進入某個狀態(tài)時讓其去修改某個QObject對象的屬性。也就是上面使用的m_pState1->assignProperty(ui->btn2,"pos",QPoint(20,40)); 執(zhí)行該狀態(tài)時，改變Btn2的位置屬性。

除了操作QObject對象的屬性外，我們還能通過狀態(tài)的轉換來調用QObject對象的函數。這是通過使用狀態(tài)轉換時發(fā)出的信號完成的。其中，當進入某個狀態(tài)時會發(fā)出QState::enterd() 信號，當退出某個狀態(tài)時會發(fā)出QState::exited() 信號。

connect(m_pState3,&QState::entered,this,[=](){qDebug() << __FUNCTION__ << "state3 entered..";});connect(m_pState3,&QState::exited,this,[=](){qDebug() << __FUNCTION__ << "state3 exited..";});

當進入和離開m_pState3狀態(tài)時，將會輸出響應的日志。

狀態(tài)機結束

以上的示例狀態(tài)機是永遠不會停止的，每次點擊按鈕會一直循環(huán)切換不同狀態(tài)，那現(xiàn)在如果要停止狀態(tài)機該怎么辦呢。

為了使一個狀態(tài)機在某種條件下結束，我們需要創(chuàng)建一個頂層的final 狀態(tài)(QFinalState object) 。當狀態(tài)機進入一個頂層的final 狀態(tài)時，會發(fā)出finished() 信號后結束。所以，我們只需要為上面的狀態(tài)圖引入一個final 狀態(tài)，并把它設置為某個過渡的目標狀態(tài)即可。這樣當狀態(tài)機在某種條件下轉換到該狀態(tài)時，整個狀態(tài)機結束。

如果我們想讓用戶隨時通過點擊退出按鈕來退出整個應用程序。為了實現(xiàn)這個需求，我們需要創(chuàng)建一個final狀態(tài)并使他成為和按鈕的clicked()信號相關聯(lián)的那個過渡的目標狀態(tài)。有兩種方案：

• 方法一：為狀態(tài)s1，s2，s3分別添加一個到final狀態(tài)的過渡，但這看上去有點多余，代碼臃腫，并且不利于將來的擴張。
• 方法二：將狀態(tài)s1，s2，s3分成一組。我們通過創(chuàng)建一個新的頂層狀態(tài)并使s1，s2，s3成為其孩子來完成。下面是這種方法所對應的狀態(tài)轉換圖：

上面的三個狀態(tài)被重命名為s11，s12，s13以此來表明它們是s1的孩子。子狀態(tài)會隱式的繼承父狀態(tài)的過渡。這意味著我們目前可以只添加一個s1到final狀態(tài)s2的過渡即可，s11，s12，s13會繼承這個過渡，從而無論在什么狀態(tài)均可退出應用程序。并且，將來新添加到s1的新的子狀態(tài)也會自動繼承這個過渡。

所謂的分組，就是只需在創(chuàng)建狀態(tài)時為其指定一個合適的父狀態(tài)即可。當然，還需要為這組狀態(tài)指定一個初始狀態(tài)，即當s1是某個過渡的目標狀態(tài)時，狀態(tài)機應該進入哪個子狀態(tài)。實現(xiàn)代碼如下：

#include <QWidget> #include <QState> #include <QStateMachine> #include <QFinalState>namespace Ui { class Widget; }class Widget : public QWidget {Q_OBJECTpublic:explicit Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();private slots:void onOutputMessage();private:Ui::Widget *ui;QStateMachine * m_pStateMachine = nullptr;QState * m_pState1 = nullptr;QState * m_pState2 = nullptr;QState * m_pState3 = nullptr;QState * m_pStateParent = nullptr;QFinalState * m_pFinalState = nullptr; }; #include "widget.h" #include "ui_widget.h" #include <QDebug>Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget) {ui->setupUi(this);m_pStateMachine = new QStateMachine(this);m_pStateParent = new QState();m_pState1 = new QState(m_pStateParent);m_pState2 = new QState(m_pStateParent);m_pState3 = new QState(m_pStateParent);m_pState1->assignProperty(ui->btn2,"pos",QPoint(20,40));m_pState2->assignProperty(ui->btn2,"pos",QPoint(80,40));m_pState3->assignProperty(ui->btn2,"pos",QPoint(120,40));m_pState1->addTransition(ui->btn1,SIGNAL(clicked()),m_pState2);m_pState2->addTransition(ui->btn1,SIGNAL(clicked()),m_pState3);m_pState3->addTransition(ui->btn1,SIGNAL(clicked()),m_pState1);m_pStateParent->setInitialState(m_pState1);m_pFinalState = new QFinalState();//當點擊Btn3時，停止狀態(tài)機m_pStateParent->addTransition(ui->btn3,SIGNAL(clicked()),m_pFinalState);m_pStateMachine->addState(m_pStateParent);m_pStateMachine->addState(m_pFinalState);m_pStateMachine->setInitialState(m_pStateParent);connect(m_pState3,&QState::entered,this,[=](){qDebug() << __FUNCTION__ << "state3 entered..";});connect(m_pState3,&QState::exited,this,[=](){qDebug() << __FUNCTION__ << "state3 exited..";});connect(m_pStateMachine,&QStateMachine::finished,this,[=](){qDebug() << __FUNCTION__ ;});m_pStateMachine->start(); }Widget::~Widget() {delete ui; }

效果圖如下：

以上示例，當點擊Btn3時，停止狀態(tài)機。這時候再點擊Btn1就不會再有狀態(tài)切換。

以上是基礎的狀態(tài)機使用演示。

參考地址：https://doc.qt.io/qt-5/statemachine-api.html#?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Qt状态机框架介绍（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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