c++ - シグナルハンドラーを使用してイベントをトリガーするときに、boost.msm の状態を適切に変更するにはどうすればよいですか?

Question

シグナルハンドラを使用してイベントをトリガーすると、 ( boost.msm) ステートマシンが「ロールバック」しているように見えます。ただし、直接呼び出しを使用してイベントをトリガーすると、ステートマシンは正しく動作します。

boost のドキュメントを参照して Web を検索したところ、すべての例でイベントトリガーに直接呼び出しが使用されているようです。SOも検索しましたが、このトピックに対処するものは見つかりませんでした。

開発チームが現在使用している既存の「自作」ステートマシンライブラリを置き換えるのに役立つかどうかを確認するために、ブーストメタステートマシンライブラリを学習中です。

これを機能させるには、シグナルハンドラー (からのシグナルの処理) からステートマシンイベントをトリガーできる必要がありますboost.signals2。

テストを実行するために単純だが不自然な例を作成し、最初のイベントがトリガーされた後、ステートマシンが (シグナルハンドラー内で) 状態を正しく (ただし一時的に) 変更したものの、明らかに「ロールした」ことを確認して困惑しました。メインに戻った後。

(process_event への直接呼び出しを使用して) シグナルハンドラーをバイパスすると、すべてが正しく機能しました。

確かに考案されたテストステートマシンは、これを行うように設計されています。

[state_a]--event_a-->[state_b]--event_b-->[state_c]--event_c-->{back-to-state_a}

シグナルハンドラーを使用してこのデザイン (または同様のもの) を機能させ、ステートマシンイベントを正しくトリガーする方法を知りたいです。私は操作する信号しか受信しないため、直接呼び出しを使用することはできません。

以下のテストコードを含めました。main 関数の前半はシグナルハンドラのトリガーを実行し、main の後半は直接呼び出しのトリガーを実行することに注意してください ( を使用してコンパイルg++ main.cpp -omain' or 'clang++ main.cpp -omain)。

#include <iostream>
#include <boost/signals2.hpp>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/msm/back/state_machine.hpp>
#include <boost/msm/back/tools.hpp>
#include <boost/msm/front/state_machine_def.hpp>
#include <boost/msm/front/functor_row.hpp>

typedef boost::signals2::signal<void()> sig1_t;

//================================================================================
// ------- Sensors section

struct sensor_a {
  sig1_t& get_sig() { return sig; }
  void emit() { sig(); }

private:
  sig1_t sig;
};

struct sensor_b {
  sig1_t& get_sig() { return sig; }
  void emit() { sig(); }

private:
  sig1_t sig;
};

struct sensor_c {
  sig1_t& get_sig() { return sig; }
  void emit() { sig(); }

private:
  sig1_t sig;
};

//========================================
// Sensors class
struct Sensors {
  sensor_a& get_sa() {
    return sa;
  }

  sensor_b& get_sb() {
    return sb;
  }

  sensor_c& get_sc() {
    return sc;
  }

private:
  sensor_a sa;
  sensor_b sb;
  sensor_c sc;
};

// ----- Events
struct event_a {
  std::string name() const { return "event_a"; }
};
struct event_b {
  std::string name() const { return "event_b"; }
};
struct event_c {
  std::string name() const { return "event_c"; }
};
struct exit {
  std::string name() const { return "exit"; }
};

//================================================================================
// ----- State machine section

namespace msm = boost::msm;
namespace msmf = boost::msm::front;
namespace mpl = boost::mpl;

class Controller;  // forward declaration

//========================================
// testmachine class (the state machine)
struct testmachine : msmf::state_machine_def<testmachine>
{
  testmachine(Controller& c) : controller(c) {}

  template <class Fsm,class Event>
  void no_transition(Event const& e, Fsm& ,int state) {
    std::cout << "testmachine::no_transition -- No transition for event: '"
              << e.name() << "'" << " on state: " << state << std::endl;
  }

  //---------
  struct state_a : msmf::state<> {
    template <class Event,class Fsm>
    void on_entry(Event const&, Fsm&) const {
      std::cout << "state_a::on_entry() " << std::endl;
    }

    template <class Event,class Fsm>
    void on_exit(Event const&, Fsm&) const {
      std::cout << "state_a::on_exit()" << std::endl;
    }
  };

  //---------
  struct state_b : msmf::state<> {
    template <class Event,class Fsm>
    void on_entry(Event const& e, Fsm&) const {
      std::cout << "state_b::on_entry() -- event: " << e.name() << std::endl;
    }

    template <class Event,class Fsm>
    void on_exit(Event const& e, Fsm&) const {
      std::cout << "state_b::on_exit() -- event: " << e.name() << std::endl;
    }
  };

  //---------
  struct state_c : msmf::state<> {
    template <class Event,class Fsm>
    void on_entry(Event const& e, Fsm&) const {
      std::cout << "state_c::on_entry() -- event: " << e.name() << std::endl;
    }

    template <class Event,class Fsm>
    void on_exit(Event const& e, Fsm&) const {
      std::cout << "state_c::on_exit() -- event: " << e.name() << std::endl;
    }
  };

  //---------
  // Set initial state
  typedef mpl::vector<state_a> initial_state;

  //---------
  // Transition table
  struct transition_table:mpl::vector<
    //          Start      Event           Next       Action      Guard
    msmf::Row < state_a,   event_a,        state_b,   msmf::none, msmf::none >,
    msmf::Row < state_b,   event_b,        state_c,   msmf::none, msmf::none >,
    msmf::Row < state_c,   event_c,        state_a,   msmf::none, msmf::none >
    > {};

private:
  Controller& controller;
};

// state-machine back-end
typedef msm::back::state_machine<testmachine> TestMachine;

//================================================================================
// --------- controller section

namespace msm = boost::msm;
namespace mpl = boost::mpl;

// debug print helper:
std::string demangle(const std::string& mangled) {
  int status;
  char* c_name = abi::__cxa_demangle(mangled.c_str(), 0, 0, &status);

  if(c_name){
    std::string retval(c_name);
    free((void*)c_name);
    return retval;
  }

  return mangled;
}

// debug print helper (from boost msm documentation):
void pstate(TestMachine const& sm) {
  typedef TestMachine::stt Stt;
  typedef msm::back::generate_state_set<Stt>::type all_states;
  static char const* state_names[mpl::size<all_states>::value];
  mpl::for_each<all_states,boost::msm::wrap<mpl::placeholders::_1> >
    (msm::back::fill_state_names<Stt>(state_names));

  for (unsigned int i=0;i<TestMachine::nr_regions::value;++i){
    std::cout << " -> " << demangle(state_names[sm.current_state()[i]])
              << std::endl;
  }
}

//========================================
// Controller class
struct Controller {
  Controller(Sensors& s) :
    sensors(s),
    tm(boost::ref(*this)) {
    s.get_sa().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sa_event, *this));
    s.get_sb().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sb_event, *this));
    s.get_sc().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sc_event, *this));
    tm.start();
  }

  void on_sa_event() {
    std::cout << "Controller::on_sa_event function entered ++++++++" << std::endl;
    current_state(__FUNCTION__);
    trigger_event_a();
    current_state(__FUNCTION__);
    std::cout << "Controller::on_sa_event function exiting --------" << std::endl;
  };

  void on_sb_event() {
    std::cout << "Controller::on_sb_event function entered ++++++++" << std::endl;
    current_state(__FUNCTION__);
    trigger_event_b();
    current_state(__FUNCTION__);
    std::cout << "Controller::on_sb_event function exiting --------" << std::endl;
  };

  void on_sc_event() {
    std::cout << "Controller::on_sc_event function entered ++++++++" << std::endl;
    current_state(__FUNCTION__);
    trigger_event_c();
    current_state(__FUNCTION__);
    std::cout << "Controller::on_sc_event function exiting --------" << std::endl;
  };

  // debug print function
  void current_state(const std::string& f) {
    std::cout << "\nController::current_state ("
              << "called from function: " << f
              <<")" << std::endl;
    pstate(tm);
    std::cout << std::endl;
  }

  void trigger_event_a() {
    std::cout << "Controller::trigger_event_a" << std::endl;
    tm.process_event(event_a());
    current_state(__FUNCTION__);
  }

  void trigger_event_b() {
    std::cout << "Controller::trigger_event_b" << std::endl;
    tm.process_event(event_b());
    current_state(__FUNCTION__);
  }

  void trigger_event_c() {
    std::cout << "Controller::trigger_event_c" << std::endl;
    tm.process_event(event_c());
    current_state(__FUNCTION__);
  }

private:
  Sensors& sensors;
  TestMachine tm;
};

//================================================================================
// --------- main
int main() {
  Sensors sensors;
  Controller controller(sensors);

  std::cout << "Exercise state machine using signal handlers (fails):" << std::endl;
  controller.current_state("***** main");
  sensors.get_sa().emit();

  controller.current_state("***** main");
  sensors.get_sb().emit();

  controller.current_state("***** main");
  sensors.get_sc().emit();

  controller.current_state("***** main");

  std::cout << "\nExercise state machine using direct calls (works):" << std::endl;
  controller.current_state("***** main");
  controller.trigger_event_a();

  controller.current_state("***** main");
  controller.trigger_event_b();

  controller.current_state("***** main");
  controller.trigger_event_c();

  controller.current_state("***** main");
}

出力は次のとおりです。

 1  state_a::on_entry()
 2  Exercise state machine using signal handlers (fails):

 3  Controller::current_state (called from function: ***** main)
 4   -> testmachine::state_a

 5  Controller::on_sa_event function entered ++++++++

 6  Controller::current_state (called from function: on_sa_event)
 7   -> testmachine::state_a

 8  Controller::trigger_event_a
 9  state_a::on_exit()
10  state_b::on_entry() -- event: event_a

11  Controller::current_state (called from function: trigger_event_a)
12   -> testmachine::state_b

13  Controller::current_state (called from function: on_sa_event)
14   -> testmachine::state_b

15  Controller::on_sa_event function exiting --------

16  Controller::current_state (called from function: ***** main)
17   -> testmachine::state_a

18  Controller::on_sb_event function entered ++++++++

19  Controller::current_state (called from function: on_sb_event)
20   -> testmachine::state_a

21  Controller::trigger_event_b
22  testmachine::no_transition -- No transition for event: 'event_b' on state: 0

23  Controller::current_state (called from function: trigger_event_b)
24   -> testmachine::state_a

25  Controller::current_state (called from function: on_sb_event)
26   -> testmachine::state_a

27  Controller::on_sb_event function exiting --------

28  Controller::current_state (called from function: ***** main)
29   -> testmachine::state_a

30  Controller::on_sc_event function entered ++++++++

31  Controller::current_state (called from function: on_sc_event)
32   -> testmachine::state_a

33  Controller::trigger_event_c
34  testmachine::no_transition -- No transition for event: 'event_c' on state: 0

35  Controller::current_state (called from function: trigger_event_c)
36   -> testmachine::state_a

37  Controller::current_state (called from function: on_sc_event)
38   -> testmachine::state_a

39  Controller::on_sc_event function exiting --------

40  Controller::current_state (called from function: ***** main)
41   -> testmachine::state_a

42  Exercise state machine using direct calls (works):

43  Controller::current_state (called from function: ***** main)
44   -> testmachine::state_a

45  Controller::trigger_event_a
46  state_a::on_exit()
47  state_b::on_entry() -- event: event_a

48  Controller::current_state (called from function: trigger_event_a)
49   -> testmachine::state_b

50  Controller::current_state (called from function: ***** main)
51   -> testmachine::state_b

52  Controller::trigger_event_b
53  state_b::on_exit() -- event: event_b
54  state_c::on_entry() -- event: event_b

55  Controller::current_state (called from function: trigger_event_b)
56   -> testmachine::state_c

57  Controller::current_state (called from function: ***** main)
58   -> testmachine::state_c

59  Controller::trigger_event_c
60  state_c::on_exit() -- event: event_c
61  state_a::on_entry() 

62  Controller::current_state (called from function: trigger_event_c)
63   -> testmachine::state_a

64  Controller::current_state (called from function: ***** main)
65   -> testmachine::state_a

参照しやすいように、出力ファイルを後処理して行番号を追加しました。

出力の 01 行目は、ステートマシンが最初の疑似状態から state_a に正しく遷移したことを示しています。

出力の 14 行目は、on_sa_event 関数内でステートマシンが state_a から state_b に正しく遷移したことを示しています。

ただし、17 行目は、メインからテストしたときにステートマシンが state_a に戻ったことを示しています (!)

ステートマシンは、シグナルハンドラーテストの残りの遷移 (18 行目から 41 行目) の間、state_a のままであり、いくつかの「No Transition」エラーメッセージが表示されます。

直接呼び出しの演習 (出力行 42 ～ 65) の場合、ステートマシンはすべての状態を正しく遷移し、トリガー関数内とメインのとき (トリガー関数呼び出し後) の「現在の状態」に違いはありません。

環境：OS：「Ubuntu 16.04 LTS」

g++ バージョン: (Ubuntu 5.3.1-14ubuntu2) 5.3.1 20160413

ブーストバージョン: boost_1_60_0

score 1 · Accepted Answer

この問題は、*this をコピーすることによって発生します。次のコードを参照してください。boost::bind コピー *this. コピーされた各 *this は、初期状態 (state_a) にあります。それがロールバックを経験した理由です。

s.get_sa().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sa_event, *this));
s.get_sb().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sb_event, *this));
s.get_sc().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sc_event, *this));

次のように thisポインターをコピーすると、コードは期待どおりに機能します。

s.get_sa().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sa_event, this));
s.get_sb().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sb_event, this));
s.get_sc().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sc_event, this));

次のように *this の参照をバインドすることもできます。

s.get_sa().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sa_event, boost::ref(*this)));
s.get_sb().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sb_event, boost::ref(*this)));
s.get_sc().get_sig().connect(boost::bind(&Controller::on_sc_event, boost::ref(*this)));

c++ - シグナル ハンドラーを使用してイベントをトリガーするときに、boost.msm の状態を適切に変更するにはどうすればよいですか?

1 に答える 1

Related

Reference

c++ - シグナルハンドラーを使用してイベントをトリガーするときに、boost.msm の状態を適切に変更するにはどうすればよいですか?