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SCXML FTPクライアント

ステートマシンを用いて、シンプルなFTPクライアントを実装しています。

このFTPクライアントは、Qt SCXML を用いて実装されており、ステートマシンのイベントから変換されたFTP制御メッセージを送信し、サーバーからの応答をステートマシンのイベントに変換することで、FTPサービスと通信を行うことができます。FTPサーバーから受信したデータはコンソールに出力されます。

RFC 959では、FTPクライアントのコマンド処理のためのステートチャートが規定されています。これらはSCXMLに容易に変換でき、SCXMLのネストされた状態の利点を活用できます。クライアントとサーバー間の接続およびデータ転送は、C++を使用して実装されています。さらに、Qtのシグナルとスロットも使用されています。

このステートマシンには、以下の状態があります：

ログインおよび転送ワークフローのための、I、S、F、Pの各状態と、B、Wの各サブシステムを備えたFTPクライアントの状態遷移図

  • 初期状態としてのI。
  • B：コマンド送信時。
  • S：成功時。
  • F：失敗。
  • W：応答待ち。
  • P：サーバーからの要求に応じてパスワードを入力する場合。

このステートマシンはsimpleftp.scxmlファイルで定義され、FTP プロトコルのロジックを実装するFtpClient クラスにコンパイルされます。このクラスは、ユーザー入力や制御チャネルからの応答に応じて状態を変更し、外部イベントを送信します。さらに、TCP ソケットやサーバーの処理、および改行コードの変換を行うFtpControlChannel クラスとFtpDataChannel クラスを実装します。

例の動作確認

以下の場所からサンプルを実行できます：

ステートマシンのコンパイル

プロジェクトのビルドファイルに以下の行を追加することで、Qt SCXML モジュールに対してリンクを行います。

qmakeを使用する場合、ftpclient.proに以下を追加します。

QT = core scxml network

次に、コンパイルするステートマシンを指定します：

STATECHARTS += simpleftp.scxml

CMake を使用する場合、CMakeLists.txtに以下を追加します

find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS Core Network Scxml)

target_link_libraries(ftpclient PRIVATE
    Qt6::Core
    Qt6::Network
    Qt6::Scxml
)

次に、コンパイルするステートマシンを指定します:

qt6_add_statecharts(ftpclient
    simpleftp.scxml
)

Qt SCXML コンパイラ（qscxmlc ）が自動的に実行され、simpleftp.hと simpleftp.cppが生成されるとともに、これらがヘッダーファイルおよびソースファイルとしてプロジェクトに適切に追加されます。

ステートマシンのインスタンス化

main.cppファイル内で、生成されたFtpClient クラスに加え、FtpDataChannel およびFtpControlChannel クラスをインスタンス化します：

#include "ftpcontrolchannel.h"
#include "ftpdatachannel.h"
#include "simpleftp.h"
    ...
int main(int argc, char *argv[])
{
    ...
    QCoreApplication app(argc, argv);
    FtpClient ftpClient;
    FtpDataChannel dataChannel;
    FtpControlChannel controlChannel;
    ...

FTP サーバーとの通信

サーバーから取得したすべてのデータをコンソールに出力します：

    QObject::connect(&dataChannel, &FtpDataChannel::dataReceived,
                     [](const QByteArray &data) {
        std::cout << data.constData() << std::flush;
    });

サーバーからの応答をステートマシンイベントに変換します：

    QObject::connect(&controlChannel, &FtpControlChannel::reply, &ftpClient,
                     [&ftpClient](int code, const QString &parameters) {
        ftpClient.submitEvent(QString("reply.%1xx")
                              .arg(code / 100), parameters);
    });

ステートマシンからのコマンドをFTP制御メッセージに変換します：

    ftpClient.connectToEvent("submit.cmd", &controlChannel,
                             [&controlChannel](const QScxmlEvent &event) {
        controlChannel.command(event.name().mid(11).toUtf8(),
                               event.data().toMap()["params"].toByteArray());
    });

匿名ユーザーとしてFTPサーバーにログインするコマンド、データ接続用のポートを通知するコマンド、およびファイルを取得するコマンドを送信します：

    QList<Command> commands({
        {"cmd.USER", "anonymous"},// login
        {"cmd.PORT", ""},         // announce port for data connection,
                                  // args added below.
        {"cmd.RETR", file}        // retrieve a file
    });

FTPクライアントがB状態に入った際に、次のコマンドを送信するように指定します：

    ftpClient.connectToState("B",QScxmlStateMachine::onEntry([&]() {
        if(commands.isEmpty()) {
            app.quit();
            return;
        }
        Command command=commands.takeFirst();
        qDebug() << "Posting command" << command.cmd << command.args;
        ftpClient.submitEvent(command.cmd,command.args);
    }));

サーバーがパスワードを要求した場合は、FTPクライアントが空の文字列をパスワードとして送信するように指定します：

    ftpClient.connectToState("P",QScxmlStateMachine::onEntry([&ftpClient]() {
        qDebug() << "Sending password";
        ftpClient.submitEvent("cmd.PASS",QString());
    }));

最後に、このメソッドの最初の引数として指定されたFTPサーバーに接続し、2番目の引数として指定されたファイルを取得します：

    controlChannel.connectToServer(server);
    QObject::connect(&controlChannel, &FtpControlChannel::opened, &dataChannel,
                     [&](const QHostAddress &address, int) {
        dataChannel.listen(address);
        commands[1].args = dataChannel.portspec();
        ftpClient.start();
    });

たとえば、次の呼び出しでは、指定されたサーバーから指定されたファイルを出力します：ftpclient <server> <file> 。

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