交通信号

Traffic Light の例では、Qt State Machine Overview を使って信号機の制御フローを実装する方法を示します。

この例では、TrafficLightWidget クラスを記述します。信号機には3つのライトがあります：赤、黄、緑です。信号機は一定の間隔で1つの信号から別の信号（赤→黄→緑→黄→再び赤）に遷移します。

class LightWidget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(bool on READ isOn WRITE setOn)
public:
    explicit LightWidget(const QColor &color, QWidget *parent = nullptr)
        : QWidget(parent), m_color(color)
    {
    }

    bool isOn() const { return m_on; }

    void setOn(bool on)
    {
        if (on == m_on)
            return;
        m_on = on;
        update();
    }

public slots:
    void turnOff() { setOn(false); }
    void turnOn() { setOn(true); }

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *) override
    {
        if (!m_on)
            return;
        QPainter painter(this);
        painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
        painter.setBrush(m_color);
        painter.drawEllipse(rect());
    }

private:
    QColor m_color;
    bool m_on = false;
};

LightWidgetクラスは、信号機の1つのライトを表します。これは、on プロパティと2つのスロット、turnOn() と turnOff() を提供し、それぞれライトのオンとオフを行います。ウィジェットは、コンストラクタに渡された色でそれ自身を塗ります。

class TrafficLightWidget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit TrafficLightWidget(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent)
    {
        auto vbox = new QVBoxLayout(this);
        m_red = new LightWidget(Qt::red);
        vbox->addWidget(m_red);
        m_yellow = new LightWidget(Qt::yellow);
        vbox->addWidget(m_yellow);
        m_green = new LightWidget(Qt::green);
        vbox->addWidget(m_green);
        auto pal = palette();
        pal.setColor(QPalette::Window, Qt::black);
        setPalette(pal);
        setAutoFillBackground(true);
    }

    LightWidget *redLight() const { return m_red; }
    LightWidget *yellowLight() const { return m_yellow; }
    LightWidget *greenLight() const { return m_green; }

private:
    LightWidget *m_red;
    LightWidget *m_yellow;
    LightWidget *m_green;
};

TrafficLightWidgetクラスは、信号機の視覚的な部分を表します。縦に並んだ3つのライトを含むウィジェットで、これらのアクセサ関数を提供します。

QState *createLightState(LightWidget *light, int duration, QState *parent = nullptr)
{
    auto lightState = new QState(parent);
    auto timer = new QTimer(lightState);
    timer->setInterval(duration);
    timer->setSingleShot(true);
    auto timing = new QState(lightState);
    QObject::connect(timing, &QAbstractState::entered, light, &LightWidget::turnOn);
    QObject::connect(timing, &QAbstractState::entered, timer, QOverload<>::of(&QTimer::start));
    QObject::connect(timing, &QAbstractState::exited, light, &LightWidget::turnOff);
    auto done = new QFinalState(lightState);
    timing->addTransition(timer, &QTimer::timeout, done);
    lightState->setInitialState(timing);
    return lightState;
}

createLightState()関数は、ステートに入るとライトが点灯し、ステートを抜けると消灯するステートを作成します。このステートはタイマーを使用し、タイムアウトはあるLightStateから別のLightStateへの遷移に使用されます。以下は、ライト・ステートのステート・チャートである：

class TrafficLight : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit TrafficLight(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent)
    {
        auto vbox = new QVBoxLayout(this);
        auto widget = new TrafficLightWidget;
        vbox->addWidget(widget);
        vbox->setContentsMargins(QMargins());

        auto machine = new QStateMachine(this);
        auto redGoingYellow = createLightState(widget->redLight(), 3000);
        redGoingYellow->setObjectName("redGoingYellow");
        auto yellowGoingGreen = createLightState(widget->yellowLight(), 1000);
        yellowGoingGreen->setObjectName("yellowGoingGreen");
        redGoingYellow->addTransition(redGoingYellow, &QState::finished, yellowGoingGreen);
        auto greenGoingYellow = createLightState(widget->greenLight(), 3000);
        greenGoingYellow->setObjectName("greenGoingYellow");
        yellowGoingGreen->addTransition(yellowGoingGreen, &QState::finished, greenGoingYellow);
        auto yellowGoingRed = createLightState(widget->yellowLight(), 1000);
        yellowGoingRed->setObjectName("yellowGoingRed");
        greenGoingYellow->addTransition(greenGoingYellow, &QState::finished, yellowGoingRed);
        yellowGoingRed->addTransition(yellowGoingRed, &QState::finished, redGoingYellow);

        machine->addState(redGoingYellow);
        machine->addState(yellowGoingGreen);
        machine->addState(greenGoingYellow);
        machine->addState(yellowGoingRed);
        machine->setInitialState(redGoingYellow);
        machine->start();
    }
};

TrafficLightクラスは、TrafficLightWidgetとステートマシンを組み合わせている。ステートグラフには、赤から黄、黄から緑、緑から黄、黄から赤の4つの状態があります。初期状態は赤から黄で、この状態のタイマーがタイムアウトすると、ステートマシンは黄から緑に遷移する。他の状態でも同じプロセスが繰り返される。ステートチャートはこのようになる：

int main(int argc, char **argv)
{
    QApplication app(argc, argv);

    TrafficLight widget;
    widget.resize(110, 300);
    widget.show();

    return app.exec();
}

main()関数はTrafficLightを構築し、それを表示する。

プロジェクト例 @ code.qt.io

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