使用Qt Creator创建和编辑状态图详细教程

一、使用Qt Creator创建和编辑状态图

1、创建新项目

2、新建scxml文件

3、编辑状态图实现下面这个状态

<scxmlxmlns="http://www.w3.org/2005/07/scxml"version="1.0"initial="MainControl"><!-- 主控制状态 --><stateid="MainControl"><initial><transitiontarget="Stopped"/></initial><!-- 设备停止状态 --><stateid="Stopped"><onentry><logexpr="'设备已停止'"/></onentry><transitionevent="start"target="Running"/></state><!-- 设备运行状态 --><stateid="Running"initial="Preparing"><onentry><logexpr="'设备启动中...'"/></onentry><!-- 准备阶段 --><stateid="Preparing"><transitionevent="ready"target="Working"/></state><!-- 工作阶段 --><stateid="Working"><transitionevent="emergency.stop"target="Stopped"/><transitionevent="pause"target="Paused"/></state><!-- 暂停状态 --><stateid="Paused"><transitionevent="resume"target="Working"/><transitionevent="emergency.stop"target="Stopped"/></state></state></state><!-- 并行电池监控状态 --><parallelid="BatteryMonitor"><stateid="Normal"><transitioncond="BatteryLevel&lt;20"target="LowBattery"/></state><stateid="LowBattery"><onentry><logexpr="'警告：电量不足！'"/></onentry><transitioncond="BatteryLevel&gt;= 20"target="Normal"/></state></parallel><!-- 全局事件处理 --><transitionevent="system.shutdown"target="Shutdown"/><finalid="Shutdown"><onentry><logexpr="'系统关闭'"/></onentry></final></scxml>

单击状态会出现箭头

绘制完成

查看结果：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><scxmlxmlns="http://www.w3.org/2005/07/scxml"version="1.0"binding="early"xmlns:qt="http://www.qt.io/2015/02/scxml-ext"name="MainControl"qt:editorversion="18.0.0"initial="Stopped"><qt:editorinfoinitialGeometry="221.80;107.85;-20;-20;40;40"/><stateid="Stopped"><qt:editorinfoscenegeometry="535.18;129.21;475.18;79.21;120;100"geometry="535.18;129.21;-60;-50;120;100"/><transitiontype="external"event="start"target="Running"/></state><stateid="Running"><qt:editorinfoscenegeometry="419.70;326.60;-174.47;359.95;1419.29;255.59"geometry="419.70;326.60;-594.16;33.35;1419.29;255.59"/><stateid="Preparing"><qt:editorinfoscenegeometry="383.59;291.38;323.59;241.38;120;100"geometry="-490.41;161.15;-60;-50;120;100"/><transitiontype="external"event="ready"target="Working"/></state><stateid="Working"><qt:editorinfoscenegeometry="471.49;487.75;411.49;437.75;120;100"geometry="51.79;161.15;-60;-50;120;100"/><transitiontype="external"event="pause"target="Paused"/></state><stateid="Paused"><qt:editorinfoscenegeometry="1616.74;291.38;1556.74;241.38;120;100"geometry="742.74;161.15;-60;-50;120;100"/><transitiontype="external"event="resume"target="Working"/></state></state></scxml>

其余自己添加

二、如何使用状态图

参考我这篇文档：Qt SCXML 模块详解

三、Qt SCXML 模块详解

1、SCXML 概述

SCXML (State Chart XML) 是一种基于 XML 的 W3C 标准，用于描述复杂的状态机（State Machines）。它提供了一种形式化的方式来定义：

• 状态（States）：如初始状态、最终状态、复合状态（包含子状态）、并行状态。
• 转换（Transitions）：状态之间的迁移路径，由事件触发，并可带有条件和执行的动作。
• 事件（Events）：触发状态转换的信号。
• 动作（Actions）：在进入/退出状态或执行转换时执行的逻辑，如发送事件、调用脚本、操作数据模型等。
• 数据模型（Data Model）：用于存储状态机上下文相关的数据。

2、Qt SCXML 模块的作用

Qt 的 SCXML 模块 (QtSCXML) 提供了在 Qt 应用程序中使用 SCXML 标准的能力。其主要组件包括：

• QScxmlStateMachine：核心类，代表一个 SCXML 状态机实例。它：
  • 解析 SCXML 文件或字符串。
  • 管理状态机的生命周期（初始化、启动、停止）。
  • 提供接口与状态机交互：发送事件、查询当前状态、订阅状态变化通知等。
  • 可以与 Qt 的信号/槽机制集成。
• SCXML 编译器 (qscxmlc)：一个命令行工具（或可通过 CMake/QMake 集成），用于将 SCXML 文件编译成 C++ 代码（.h和.cpp文件）。
  • 目的：提升运行时性能（避免 XML 解析开销）和类型安全性（生成的类提供事件类型和属性访问器）。
  • 生成内容：一个继承自QScxmlStateMachine的特定状态机类。该类：
    • 提供强类型的事件发送方法（如submitEventName()代替通用的submitEvent("EventName")）。
    • 提供访问 SCXML 数据模型中定义的数据属性的方法（如property()或生成的 getter/setter）。
    • 为每个状态定义了枚举常量（便于查询当前状态）。
• Qt 状态机集成：虽然 SCXML 本身功能强大，但QScxmlStateMachine可以无缝地与 Qt 的事件循环和对象系统协作。

3、使用 Qt SCXML 模块的基本步骤

3.1 编写 SCXML 文件

使用文本编辑器或专门的 SCXML 编辑器（如qscxml提供的qscxmlmon）创建描述状态机的.scxml文件。例如，一个简单的开关状态机：

<scxmlxmlns="http://www.w3.org/2005/07/scxml"version="1.0"initial="off"><stateid="off"><transitionevent="switch"target="on"/></state><stateid="on"><transitionevent="switch"target="off"/></state></scxml>

3.2 (可选但推荐) 使用qscxmlc编译 SCXML 文件

• 命令行：

  qscxmlc -o LightSwitchMachine.h LightSwitchMachine.scxml

• CMake：

  find_package(Qt6 COMPONENTS SCXML REQUIRED) qt_add_scxml_file(LightSwitchMachine "LightSwitchMachine.scxml" OUTPUT_HEADER LightSwitchMachine.h OUTPUT_SOURCE LightSwitchMachine.cpp)

• qmake：

  scxml_files = LightSwitchMachine.scxml qscxmlc.commands = qscxmlc -o ${QMAKE_FILE_OUT} ${QMAKE_FILE_IN} QMAKE_EXTRA_COMPILERS += scxmlc

3.3 在 Qt 项目中集成

1. 配置项目：确保项目文件（.pro,CMakeLists.txt）包含scxml模块。
   • qmake:QT += scxml
   • CMake:find_package(Qt6 COMPONENTS SCXML REQUIRED)和target_link_libraries(myapp Qt6::SCXML)
2. 包含头文件：如果使用了qscxmlc，包含生成的头文件#include "LightSwitchMachine.h"；否则使用#include <QtScxml/QScxmlStateMachine>。
3. 创建状态机实例：
   • 未编译：

     QScxmlStateMachine*machine=QScxmlStateMachine::fromFile(":/LightSwitchMachine.scxml");

   • 已编译：

     LightSwitchMachine*machine=newLightSwitchMachine();

4. 启动状态机：

   machine->start();

5. 与状态机交互：
   • 发送事件：

     // 未编译 (通用方法)machine->submitEvent("switch");// 已编译 (类型安全方法)machine->submitSwitch();// 假设事件名为 'switch'

   • 查询状态：

     QString currentState=machine->activeStateNames().first();// 获取根状态下的活动状态名// 已编译 (使用枚举)if(machine->isActive(LightSwitchMachine::On)){...}

   • 连接信号：

     // 状态进入/退出信号connect(machine,&QScxmlStateMachine::reachedStableState,this,&MyClass::onStableState);connect(machine,&QScxmlStateMachine::stateEntered,this,&MyClass::onStateEntered);connect(machine,&QScxmlStateMachine::stateExited,this,&MyClass::onStateExited);// 已编译状态机可能有更具体的信号

1、关键特性与优势

• 可视化与形式化：SCXML 文件可以可视化编辑，状态机行为清晰定义。
• 复用性：状态机定义（SCXML 文件）独立于业务逻辑代码。
• 可维护性：复杂状态逻辑集中管理，易于修改。
• 性能：编译后的状态机运行高效。
• 集成：与 Qt 的信号/槽、事件循环完美结合。
• 复杂状态支持：支持嵌套状态、并行状态、历史状态等。

5、示例：编译后状态机的使用 (C++)

#include"LightSwitchMachine.h"// 由 qscxmlc 生成#include<QCoreApplication>#include<QDebug>intmain(intargc,char*argv[]){QCoreApplicationapp(argc,argv);LightSwitchMachine machine;machine.start();// 启动状态机，初始状态为 "off"// 连接信号查看状态变化QObject::connect(&machine,&LightSwitchMachine::onEntered,[](constQString&state){qDebug()<<"Entered state:"<<state;});// 发送事件切换状态machine.submitSwitch();// 从 off -> onmachine.submitSwitch();// 从 on -> offreturnapp.exec();}

6、总结

Qt 的 SCXML 模块为在 Qt 应用程序中实现基于标准的、复杂的、可维护的状态机行为提供了强大的支持。通过编写 SCXML 文件定义状态逻辑，利用QScxmlStateMachine运行，并可选地使用qscxmlc编译器提升性能和类型安全，开发者能够高效地管理应用的状态流转。