신호등

'신호등' 예제는 Qt State Machine Overview를 사용하여 신호등의 제어 흐름을 구현하는 방법을 보여줍니다.

녹색 불이 켜진 신호등

이 예제에서는 TrafficLightWidget 클래스를 작성합니다. 이 신호등에는 빨간색, 노란색, 녹색 세 가지 신호등이 있습니다. 신호등은 일정 간격마다 한 신호에서 다른 신호로(빨간색 → 노란색 → 녹색 → 노란색 → 다시 빨간색) 전환됩니다.

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 클래스는 신호등의 개별 등 하나를 나타냅니다. 이 클래스는 on 속성과, 각각 불을 켜고 끄는 데 사용되는 turnOn() 및 turnOff() 슬롯 두 개를 제공합니다. 이 위젯은 생성자에 전달된 색상으로 자체적으로 렌더링됩니다.

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 클래스는 신호등의 시각적 부분을 나타냅니다. 이 위젯은 세 개의 신호등을 수직으로 배열하여 포함하고 있으며, 이에 대한 액세서 함수를 제공합니다.

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() 함수는 해당 상태로 진입하면 신호등을 켜고, 상태에서 벗어나면 신호등을 끄는 상태를 생성합니다. 이 상태는 타이머를 사용하며, 곧 보게 되겠지만 타임아웃은 한 LightState에서 다른 LightState로 전환하는 데 사용됩니다. 다음은 신호등 상태에 대한 상태 차트입니다:

타이밍 하위 상태를 가진 LightState: 진입 시 조명이 켜지고 타이머가 시작되며,退出 시 조명이 꺼지고, 타임아웃 시 최종 상태로 전환됩니다.

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 클래스는 TrafficLightWidget과 상태 머신을 결합한 것입니다. 상태 그래프에는 빨간색→노란색, 노란색→초록색, 초록색→노란색, 노란색→빨간색의 네 가지 상태가 있습니다. 초기 상태는 red-to-yellow이며, 이 상태의 타이머가 만료되면 상태 머신은 yellow-to-green 상태로 전환됩니다. 다른 상태들에서도 동일한 과정이 반복됩니다. 상태도는 다음과 같습니다:

신호등 주기: 빨간불→노란불, 노란불→초록불, 초록불→노란불, 노란불→빨간불

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

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

    return app.exec();
}

main() 함수는 TrafficLight 객체를 생성하고 이를 표시합니다.

예제 프로젝트 @ code.qt.io

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