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Boost.Msmの使い方

Copyright 2011 Takatoshi Kondo All rights reserved

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自己紹介

近藤貴俊

BLOG http://d.hatena.ne.jp/redboltz/

twitter @redboltz

C++標準化委員会メンバ

技術士（情報工学部門）

GCJJ Tシャツ圏内


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http://d.hatena.ne.jp/redboltz/

http://d.hatena.ne.jp/redboltz/

目次

• StateMachineとは

• Boost Meta State Machine Library

• ATMを題材としたケーススタディ

• StateMachineDiagram(UML2.x)への対応状況


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StateMachineとは

State Machine

Event [Output]

Event Driven Outputは、あったりなかったり

EventA EventA

Outupt1

Outupt2

同じEventでも Outputが変わったり

中身は、と


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StateMachineの構成要素

State1

event [ guard ] / action

entry / action do / action exit / action event [ guard ] / action


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State1


状態遷移



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State1


Output

Event



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遷移 Transition State1 State2 event [ guard ] / action

遷移元状態（State1）において、eventが発生した際、 guardが成立していれば、遷移先状態（State2）に遷移する。遷移の際、actionを実行する。

event guard action は、いずれもoptional

• guard記述がなければ、eventが発生した際、無条件に遷移先状態に遷移する。

• action記述がなければ、遷移の際、特に何も実行しない。

• event記述が無い場合の意味論は後述


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内部遷移 Internal Transition State1


遷移先状態を指定しない遷移。状態遷移は発生しない。状態の内部に記述する（UMLの表記法）あるEvent発生時、guardに応じてactionを実行することを目的として記述される。

遷移しない遷移なんだから、actionを書かないと意味がない


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遷移 Transition State1 State2 event [ guard ] / action

event記述がなければ、トリガとなったevent処理のなかで本遷移が評価される。

State1 State2

Guardが成立するまで待って、成立したら遷移ではないので注意

Event1

Event1の発生でState2まで遷移する

State1 State2 Event1 [G1]

E2/G1=true

G1がfalseならState1まで遷移して待ち状態になるその後、eventによらず、G1がtrueになっても遷移は発生しない

E2が発生したらState2に遷移する


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状態 State

状態名

entry/action1 do/action2 exit/action3 event[guard]/action4

（普通の）状態 Composite State

この状態に遷移する際に実行されるentry action

この状態から遷移する際に実行されるexit action

その状態の間常に実行されるdo action Event Drivenなソフトウェアではあまり使わないサブマシン状態を持つという記号

include / 他の状態マシン

内部に持つサブマシン名

内部遷移（前述）

Boost.Msmでもサポートしない


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その他の構成要素初期疑似状態 Initial Pseudo State

終了状態 Final State

ジャンクション疑似状態 Junction Pseudo State 見た目が初期疑似状態と一緒って。。。

選択疑似状態 Choice Pseudo State

State entry point疑似状態 Entry Point Pseudo State

exit point疑似状態 Exit Point Pseudo State

State

State

State

fork join H

H *

shallow history

deep history

本プレゼンではちょっと小さめに書きます


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参考文献

http://www.wisdom.weizmann.ac.il/~dharel/reactive_systems.html

絶版だが、以下のご本人サイトから PDFダウンロード可能

元々のStatechart

http://www.uml.org/

Current version: 2.4 (Beta)

UML2.xのStateMachineDiagramとして拡張


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http://www.wisdom.weizmann.ac.il/~dharel/reactive_systems.html

http://www.uml.org/

http://www.omg.org/spec/UML/2.4

Boost.Msmとは？

State

状態遷移を司るライブラリです

外部からのeventをキューイングしたり

スレッドでイベントループを実現したり

しません

内部のeventはキューイングされるけど


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Boost.Msmとは？

• そういう外回り？のことは、 Boost.AsioやBoost.Threadなんかでやってください

• 逆にいえば、Threadなしの周期モデル（組み込み開発などでよくある）でも使うことができます


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Boost.Msm

#include <boost/msm/back/state_machine.hpp> #include <boost/msm/front/state_machine_def.hpp> #include <boost/msm/front/functor_row.hpp>

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

struct Event1 {}; struct Event2 { int param1; int param2; };

eventはクラスで表現

パラメタはメンバとして


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struct Sm_:msm::front::state_machine_def<Sm_> { struct State1:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) {} template <class Event,class Fsm> void on_exit(Event const&, Fsm&) {} }; struct State2:msm::front::state<> { }; struct Guard1 { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> bool operator()(Event const&, Fsm&, SourceState&, TargetState&) const {} }; struct Action1 { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> void operator()(Event const&, Fsm&, SourceState&, TargetState&) const {} }; typedef State1 initial_state; struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < State1, Event1, State2, Action1, Guard1 > > {}; template <class Fsm,class Event> void no_transition(Event const& e, Fsm& ,int state) {} };

Boost.Msm StateMachineの定義

状態の定義

guardの定義

actionの定義初期状態の定義（必須）

遷移の定義

eventに対応する遷移がないときの処理


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Boost.Msm

状態の定義

State1

entry/on_entry exit/on_exit

名前は予約されている

名前は予約されている


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Boost.Msm

State1

entry/on_entry exit/on_exit

遷移トリガとなったeventの参照

状態マシンSm_の参照


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Boost.Msm

boolをreturn

guardの定義


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Boost.Msm

guardの定義

boolをreturn

event, 状態マシン, 遷移元state, 遷移先state にアクセス可能


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Boost.Msm

actionの定義

event, 状態マシン, 遷移元state, 遷移先state にアクセス可能


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Boost.Msm

初期状態の定義（必須）

State1


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initial_stateの役割 State1

State1A

State1B

folk

join

State1C

E1

E1 E2

リージョン0

リージョン1 リージョンとは、状態を持つ単位この例では、State1AかつState1Bといった状態が存在する


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initial_stateの役割 State1

State1A

State1B

folk

join

State1C

E1

E1 E2

リージョン0

リージョン1 リージョンとは、状態を持つ単位この例では、State1AかつState1Bといった状態が存在する

typedef mpl::vector<State1A, State1B> initial_state;

Boost.MSMでは、initial_stateのtypedefをリージョンの表現に（も）利用する

1個の場合mpl::vectorじゃなくてもいい

この並びがリージョン番号


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Boost.Msm

遷移の定義

State1 State2 Event1 [ Guard1 ] / Action1


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state番号と評価順序

struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < State1, Event1, State2, Action1, Guard1 >, msmf::Row < State2, Event2, State1, Action1, Guard1 >, msmf::Row < State2, Event2, State3, Action1, Guard1 >, msmf::Row < State5, Event3, State6, Action1, Guard1 >, msmf::Row < State4, Event4, State2, Action1, Guard1 > > {};

0

1

2

3

4

5

State番号の振られ方遷移の評価順序


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state番号と評価順序

struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < State1, Event1, State2, Action1, Guard1 >, msmf::Row < State2, Event2, State1, Action1, Guard1 >, msmf::Row < State2, Event2, State3, Action1, Guard1 >, msmf::Row < State5, Event3, State6, Action1, Guard1 >, msmf::Row < State4, Event4, State2, Action1, Guard1 > > {};

State番号の振られ方遷移の評価順序

State2においてEvent2が発生した際 2つの遷移条件が成立するが、下の方が

評価順序の結果、優先される


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Boost.Msm


定義しないとassertion fail

State番号 Copyright 2011 Takatoshi Kondo All rights reserved

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状態の定義

guardの定義

actionの定義初期状態の定義（必須）

遷移の定義



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ATMを題材としたケーススタディ


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ATMを題材としたケーススタディ

• StateMachineの階層化

• StateMachineのインターフェースと実装の分離

• 複数の entry point疑似状態の使い分け

• サブStateMachineから親StateMachineへのEventの伝搬

• guardによるif/else分岐


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4つのStateMachine 1.全体 2.取引

3.引き出し 4.（生体）認証


35/95

1.ATM（全体）

接客中待機中

entry/画面消去人物感知

人物離脱感知

include / 取引

全体


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1.ATM（全体）

接客中待機中


人物離脱感知

include / 取引

全体

内部がサブStateMachineであることを示す記号

サブStateMachine

ちなみに、UML的にはサブマシン状態という


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1.ATM（全体）

接客中待機中


人物離脱感知

include / 取引

全体

内部状態に手を加えずにキャンセル系処理を実現

この中がどんな状態でも脱出できるということ Copyright 2011 Takatoshi Kondo All rights reserved

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2.ATM（取引）

引き出し選択 include / 引き出し

取引選択中

entry/取引選択画面提示

引き出し中

entry exit

取引

カード挿入 entry_by_card

その他選択省略


39/95

2.ATM（取引）


取引選択中


引き出し中

entry exit

取引



取引単位などで、階層化、モジュール化


40/95

2.ATM（取引）


取引選択中


引き出し中

entry exit

取引



複数のentry point


41/95

3.ATM（引き出し）

include / 生体認証

金額入力中

entry/ 金額入力画面表示, 金額初期化数字ボタン押下/ 金額更新

認証中

entry

exit_success

exit_fail

キャンセルボタン押下

[金額 <= アカウント情報.残高] / 支払い, 残高更新 [else]

確認ボタン押下

残高不足提示中

entry/ 残高不足画面表示


引き出し

カード挿入待ち

entry / カード要求画面提示カード挿入

entry

entry_by_card

残高提示中

entry/ 残高画面表示


exit

アカウント情報


42/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


カード挿入済みの場合


43/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


引き出し以外の取引でも利用可能（振り込みとか）


44/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


生体認証で実現

認証というインターフェース


45/95


include / パスワード認証

金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


実現方法の差し替え


46/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


ジャンクション疑似状態による if / else 分岐


47/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit

アカウント情報内部遷移


48/95

4.ATM（認証） entry

exit_success

exit_fail

指検出

認証失敗

認証成功(アカウント情報)

生体認証

認証中

entry/認証中画面提示, 認証開始

指待ち

entry/指要求画面提示

タイムアウト



49/95


exit_success

exit_fail

指検出

認証失敗


生体認証

認証中


指待ち


タイムアウト


合流にも使えるジャンクション疑似状態


50/95


exit_success

exit_fail

指検出

認証失敗


生体認証

認証中


指待ち


タイムアウト


アカウント情報をステートマシン外部へ渡す


51/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


イベントは存在しないが、 Boost.Msmでは伝搬用イベントを定義可能


52/95

シナリオ


53/95

1.ATM（全体）

接客中待機中


人物離脱感知

include / 取引

全体


54/95

2.ATM（取引）


取引選択中


引き出し中

entry exit

取引




55/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit



56/95


exit_success

exit_fail

指検出

認証失敗


生体認証

認証中


指待ち


タイムアウト



57/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit



58/95

2.ATM（取引）


取引選択中


引き出し中

entry exit

取引




59/95

実装


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ATM（全体）

接客中待機中


人物離脱感知

include / 取引

全体


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ATM（全体） #include "atm_trade.hpp" namespace Atm { struct HumanDetect {}; struct HumanAway {}; struct All_:msm::front::state_machine_def<All_> { struct Waiting:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Clear Screen" << std::endl; } }; struct InService:Trade {}; typedef Waiting initial_state; struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < Waiting, HumanDetect, InService, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < InService, HumanAway, Waiting, msmf::none, msmf::none > > {}; }; typedef msm::back::state_machine<All_> All; }


62/95


サブStateMachineは継承


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front_endとの対応付け

back_endとの対応付け


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ATM（全体） namespace Atm { struct HumanDetect {}; struct HumanAway {}; template <class AuthMethod> struct All_:msm::front::state_machine_def<All_<AuthMethod> > { // States struct Waiting:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Clear Screen" << std::endl; } }; struct InService:Trade<AuthMethod> {}; typedef Waiting initial_state; struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < Waiting, HumanDetect, InService, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < InService, HumanAway, Waiting, msmf::none, msmf::none > > {}; }; template <class AuthMethod> struct All:msm::back::state_machine<All_<AuthMethod> > {}; }

C++11なら template <class AuthMethod> using All = msm::back::state_machine<All_<AuthMethod>>;

認証の実装を差し替えるためにテンプレート化する

struct All_:msm::front::state_machine_def<All_>

typedef msm::back::state_machine<All_> All;


65/95

ATM（取引）


取引選択中


引き出し中

entry exit

取引




66/95

#include "atm_withdraw.hpp" #include "atm_card_detect.hpp" namespace Atm { struct ChooseWithdraw {}; template <class AuthMethod> struct Trade_:msm::front::state_machine_def<Trade_<AuthMethod> > { struct Choosing:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "1.Withdraw, 2.N/A, 3.N/A ..." << std::endl; } }; struct Withdrawing:Withdraw<AuthMethod> {}; typedef Choosing initial_state;

ATM（取引）

続く


67/95

#include "atm_withdraw.hpp" #include "atm_card_detect.hpp" namespace Atm { struct ChooseWithdraw {}; template <class AuthMethod> struct Trade_:msm::front::state_machine_def<Trade_<AuthMethod> > { struct Choosing:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "1.Withdraw, 2.N/A, 3.N/A ..." << std::endl; } }; struct Withdrawing:Withdraw<AuthMethod> {}; typedef Choosing initial_state;

ATM（取引）

続く

認証を実現するテンプレート引数を伝搬


68/95

ATM（取引）

typedef typename Withdrawing::template entry_pt<typename Withdraw_<AuthMethod>::Entry> WithdrawEntry; typedef typename Withdrawing::template entry_pt<typename Withdraw_<AuthMethod>::EntryByCard> WithdrawEntryByCard; typedef typename Withdrawing::template exit_pt <typename Withdraw_<AuthMethod>::Exit> WithdrawExit; struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < Choosing, ChooseWithdraw, WithdrawEntry, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < Choosing, CardDetect, WithdrawEntryByCard, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < WithdrawExit, msmf::none, Choosing, msmf::none, msmf::none > > {}; }; template <class AuthMethod> struct Trade:msm::back::state_machine<Trade_<AuthMethod> > {}; }


69/95

ATM（取引）


認証を実現するテンプレート引数を伝搬


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ATM（取引）



71/95

ATM（取引）



72/95

ATM（引き出し）


金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit



73/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


struct Entry :msm::front::entry_pseudo_state<> {}; struct EntryByCard:msm::front::entry_pseudo_state<> {};

カード未挿入の場合

カード挿入済みの場合

entry point 疑似状態の実装

state


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参考 entry point疑似状態と並行状態

State1 entryA

struct EntryA:msm::front::entry_pseudo_state<> {}; struct EntryB:msm::front::entry_pseudo_state<> {}; struct EntryC:msm::front::entry_pseudo_state<> {}; struct EntryD:msm::front::entry_pseudo_state<1> {}; typedef mpl::vector<State1, entryC> initial_state;


entryC

State0

State3

State4 entryD

リージョン番号

リージョン0 リージョン1

省略したらinitial_stateからの到達で判断

entryB

State2 E1

initial_stateをentryに

することも可能


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State1 entryA



entryC

State0

State3

State4 entryD


リージョン0


entryB

State2 E1


76/95


State1 entryA



entryC

State0

State3

State4 entryD



entryB

State2 E1

リージョン1


77/95


State1 entryA



entryC

State0

State3

State4 entryD


リージョン0 リージョン1


entryB

State2 E1

initial_stateから到達不可の場合、リージョン番号の指定が必須


78/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


template <class AuthMethod> struct Withdraw_:msm::front::state_machine_def<Withdraw_<AuthMethod> > { struct WithdrawAuth:AuthMethod {};

パラメータ化された実装の状態への反映

state

int main() { Atm::All<Atm::BioAuth> t;

client

ここで認証方式を差し替えられる

StateMachine

最上階層から伝搬させてきた template parameter


79/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


struct Exit :msm::front::exit_pseudo_state<msmf::none> {};

exit point疑似状態

exit point 疑似状態の実装

伝搬イベント無し

state


80/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


struct AccountInfo { AccountInfo(int amount_):balance(amount_) {} int balance; };

サブStateMachineからの情報の伝搬

伝搬する情報

event

struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < AuthExitSuccess, AccountInfo, EnteringAmount, SetAccountInfo, msmf::none >,

遷移

struct SetAccountInfo { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> void operator()(Event const& e, Fsm&, SourceState&, TargetState& t) const { t.info = e; } };

action

eventは無いが

eventとして記述

サブStateMachineからexit_successする際に自動でイベントが発生する

struct EnteringAmount:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Input amount of money" << std::endl; } EnteringAmount():amount(0), info(0) {} int amount; AccountInfo info; };

state

stateに口座情報を持たせる

口座情報を設定する


81/95



金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < EnteringAmount, EnterAmount, msmf::none, SetAmount, msmf::none >,

内部遷移

内部遷移の実装

struct SetAmount { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> void operator()(Event const& e, Fsm&, SourceState&, TargetState& t) const { t.amount = e.amount; } };

struct EnterAmount { EnterAmount(int amount_):amount(amount_) {} int amount; };

struct EnteringAmount:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Input amount of money" << std::endl; } EnteringAmount():amount(0), info(0) {} int amount; AccountInfo info; };

Nextをnoneに設定すれば内部遷移となる

state

event

遷移

action

stateが持つ情報を更新

stateに引き出し金額情報を持たせる


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金額入力中


認証中

entry

exit_success

exit_fail







引き出し



entry

entry_by_card

残高提示中



exit


struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < EnteringAmount, Ok, InsufficientFunds, msmf::none, msmf::none >, /*else*/ msmf::Row < EnteringAmount, Ok, DisplayingBalance, Pay, CheckAmount >, msmf::Row < EnteringAmount, EnterAmount, msmf::none, SetAmount, msmf::none >,

if/else分岐

if/else分岐の実装

遷移

struct CheckAmount { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> bool operator()(Event const&, Fsm&, SourceState& s, TargetState&) const { return s.amount <= s.info.balance; } };

guard

遷移評価順序が下から上であることを利用

サブStateMachineから伝搬させて設定済み


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#include "atm_account_info.hpp" #include "atm_card_detect.hpp" namespace Atm { struct Cancel {}; struct Ok {}; struct EnterAmount { EnterAmount(int amount_):amount(amount_) {} int amount; }; template <class AuthMethod> struct Withdraw_:msm::front::state_machine_def<Withdraw_<AuthMethod> > { struct Entry :msm::front::entry_pseudo_state<> {}; struct EntryByCard:msm::front::entry_pseudo_state<> {}; struct Exit :msm::front::exit_pseudo_state<msmf::none> {}; struct WaitingCard:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Please insert your card" << std::endl; } }; struct WithdrawAuth:AuthMethod {}; struct EnteringAmount:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Input amount of money" << std::endl; } EnteringAmount():amount(0), info(0) {} int amount; AccountInfo info; };



84/95

struct InsufficientFunds:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Insufficient Funds" << std::endl; } }; struct DisplayingBalance:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Your balance:" << balance << std::endl; } void setBalance(int balance_) { balance = balance_; } int balance; }; struct CheckAmount { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> bool operator()(Event const&, Fsm&, SourceState& s, TargetState&) const { return s.amount <= s.info.balance; } }; struct SetAccountInfo { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> void operator()(Event const& e, Fsm&, SourceState&, TargetState& t) const { t.info = e; } };



85/95

struct SetAmount { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> void operator()(Event const& e, Fsm&, SourceState&, TargetState& t) const { t.amount = e.amount; } }; struct Pay { template <class Event, class Fsm, class SourceState, class TargetState> void operator()(Event const&, Fsm&, SourceState& s, TargetState& t) const { t.setBalance(s.info.balance - s.amount); } }; typedef Entry initial_state; typedef typename WithdrawAuth::template entry_pt<typename AuthMethod::Derived::Entry> AuthEntry; typedef typename WithdrawAuth::template exit_pt <typename AuthMethod::Derived::ExitFail> AuthExitFail; typedef typename WithdrawAuth::template exit_pt <typename AuthMethod::Derived::ExitSuccess> AuthExitSuccess; // Transition table struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < AuthExitSuccess, AccountInfo, EnteringAmount, SetAccountInfo, msmf::none >, msmf::Row < EnteringAmount, Ok, InsufficientFunds, msmf::none, msmf::none >, /*else*/ msmf::Row < EnteringAmount, Ok, DisplayingBalance, Pay, CheckAmount >, msmf::Row < EnteringAmount, EnterAmount, msmf::none, SetAmount, msmf::none >, msmf::Row < InsufficientFunds, Ok, EnteringAmount, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < DisplayingBalance, Ok, Exit, msmf::none, msmf::none > > {}; }; template <class AuthMethod> struct Withdraw:msm::back::state_machine<Withdraw_<AuthMethod> > {}; }



86/95

ATM（認証） entry

exit_success

exit_fail

指検出

認証失敗


生体認証

認証中


指待ち


タイムアウト



87/95

ATM（認証） entry

exit_success

exit_fail

指検出

認証失敗


生体認証

認証中


指待ち


タイムアウト


struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < Checking, AuthSuccess, ExitSuccess, msmf::none, msmf::none >,

struct ExitSuccess :msm::front::exit_pseudo_state<AccountInfo> {}; state

遷移

伝搬させたい情報

struct AuthSuccess:AccountInfo { AuthSuccess(AccountInfo const& info):AccountInfo(info) {} };

event

struct AccountInfo { AccountInfo(int amount_):balance(amount_) {} int balance; };

event


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ATM （認証）

#include "atm_account_info.hpp" namespace Atm { struct AuthSuccess; struct AuthSuccess:AccountInfo { AuthSuccess(AccountInfo const& info):AccountInfo(info) {} }; struct AuthFail {}; struct AuthTimeout {}; struct FingerDetect {}; struct BioAuth_:msm::front::state_machine_def<BioAuth_> { struct Entry :msm::front::entry_pseudo_state<> {}; struct ExitSuccess :msm::front::exit_pseudo_state<AccountInfo> {}; struct ExitFail :msm::front::exit_pseudo_state<msmf::none> {}; struct WaitingFinger:msm::front::state<> { template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Please place your finger on the sensor" << std::endl; } }; struct Checking:msm::front::state<> { // Entry action template <class Event,class Fsm> void on_entry(Event const&, Fsm&) const { std::cout << "Now checking" << std::endl; } }; typedef Entry initial_state; struct transition_table:mpl::vector< // Start Event Next Action Guard msmf::Row < Entry, msmf::none, WaitingFinger, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < WaitingFinger, FingerDetect, Checking, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < WaitingFinger, AuthTimeout, ExitFail, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < Checking, AuthSuccess, ExitSuccess, msmf::none, msmf::none >, msmf::Row < Checking, AuthFail, ExitFail, msmf::none, msmf::none > > {}; }; typedef msm::back::state_machine<BioAuth_> BioAuth; }


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Client – int main() #include "atm_all.hpp" #include "atm_bio_auth.hpp" int main() { Atm::All<Atm::BioAuth> t; t.start(); t.process_event(Atm::HumanDetect()); t.process_event(Atm::ChooseWithdraw()); t.process_event(Atm::CardDetect()); t.process_event(Atm::FingerDetect()); t.process_event(Atm::AuthSuccess(Atm::AccountInfo(100))); t.process_event(Atm::EnterAmount(50)); t.process_event(Atm::Ok()); t.process_event(Atm::Ok()); }

StateMachineのインスタンス宣言・定義

StateMachineの開始

eventの発行

initial_stateのentry actionはここで実行される


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Client StateMachine 共通event

依存関係～include関係

main.cpp

atm_account_info.hpp

atm_all.hpp

atm_bio_auth.hpp

atm_card_detect.hpp

atm_trade.hpp

atm_withdraw.hpp

withdrawのサブStateMachine としてbio_authを利用しているが

includeは不要


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Client StateMachine 共通event

依存関係

main.cpp

atm_account_info.hpp

atm_all.hpp

atm_bio_auth.hpp

atm_card_detect.hpp

atm_trade.hpp

atm_withdraw.hpp

親StateMachineを意識しない

親StateMachineを意識しない

暗黙の依存インターフェースを意識するが、ファイルはincludeしない

状態マシンを部品としてライブラリ的に再利用可能フレームワークとしての利用も可能


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Boost.MSMのUML2.x要素対応

初期疑似状態 Initial Pseudo State

終了状態 Final State

ジャンクション疑似状態 Junction Pseudo State

選択疑似状態 Choice Pseudo State

State entry point疑似状態 Entry Point Pseudo State

exit point疑似状態 Exit Point Pseudo State

H

H *

shallow history

deep history

initial_state の typedef

terminate_state または、 exit_pseudo_state

手作業で等価変換することで対応

（普通の）state と anonymous transition + guardで対応

entry_pseudo_state

exit_pseudo_state （event伝搬拡張あり）

AlwaysHistoryで対応（event限定拡張あり）

対応予定無し UMLでの並行状態における意味が曖昧

StateMachine図（UML2.x）要素 Boost.MSMでの対応

Sub Machine State state_machine_def で対応


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Boost.MSMのUML2.x要素対応 StateMachine図（UML2.x）要素 Boost.MSMでの対応

並行状態 State

initial_state の typedef を mpl::vectorとすることで対応

fork

forkノード entry_pseudo_state にインデックスを指定することで対応 explicit_entryによっても対応可能

join

joinノード待ち合わせ状態を作り、StateMachineにカウンタなどを持たせることで対応可能

eventのdefer (延期) activate_deferred_events typedefの遷移アクション Deferで対応可能

Actionでの自身へのeventを発行 fsm.proccess_event(event)を呼び出すことで対応 ※キューイング処理され、再帰が連鎖することはない


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Boost.Msmの使い方


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boostsapporomsmpre 111030054504-phpapp02

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