В современном программировании конечные автоматы играют важную роль в моделировании поведения систем с ограниченным числом состояний. Особенно востребованы иерархические конечные автоматы (Hierarchical State Machines, HSM), которые позволяют управлять сложными логиками посредством вложенных состояний и более выразительных переходов. Однако написание и поддержка кода таких автоматов вручную зачастую требует значительных усилий и может стать источником ошибок. В этом контексте на помощь разработчикам приходит FloHsm — открытый инструмент для генерации C++ кода, основанный на графическом описании состояний в PlantUml и расширенный собственным синтаксисом для более точного описания логики конечных автоматов. FloHsm выделяется благодаря умению преобразовывать визуальные модели, созданные для документации, в полнофункциональный программный код, что значительно ускоряет разработку и снижает вероятность ошибок.
Главная идея FloHsm заключается в том, что разработчик сначала создает визуальное описание своего конечного автомата с помощью PlantUml — популярного средства для создания UML-диаграмм с применением простого текстового синтаксиса. При этом PlantUml позволяет изобразить состояния и переходы между ними, но не учитывает важные для конечных автоматов концепции, такие как события, действия и охранные условия (гварды). Первая же фаза — простое построение диаграммы — заканчивается только визуализацией, на которой переходы обозначаются стрелками с примечаниями. В реальном приложении переход должен быть активирован конкретным событием, иногда сопровождаться выполнением действия и зависеть от истинности условия. Тут в игру вступает FloHsm, расширяющий синтаксис PlantUml возможностью для разработчика указывать события, гварды и действия непосредственно в описании переходов.
Синтаксис FloHsm вводит новую структуру записи, где после стандартной стрелки и описания перехода через двоеточие, через точку с запятой добавляется расширенная информация. Например, событие, которое инициирует переход, может быть указано в комментарии после двоеточия. Гварды — булевы выражения, определяющие допустимость перехода — записываются в квадратных скобках сразу после обозначения события. Действия, которые необходимо выполнить во время перехода, задаются после косой черты. Такой подход позволяет наглядно и компактно включать всю необходимую для конечного автомата логику прямо в исходный файл диаграммы.
FloHsm написан на Python и превращает такой расширенный PlantUml файл в генерацию чистого, структурированного C++ кода, который далее можно использовать как основу для реализации конечного автомата. Преимущество метода в том, что разработчик может сосредоточиться на проектировании логики и структуре состояний, не тратя нервы на рутинное переписывание шаблонов и механик переключений. При этом созданный код наследует абстрактный базовый класс конечного автомата, содержащий виртуальные функции для действий и гвардов, которые необходимо реализовать самостоятельно. Это обеспечивает гибкость и возможность адаптации под конкретные бизнес-требования. Работа с FloHsm начинается с написания текстового файла, описывающего состояния и переходы в собственном формате, который не требует включения обязательных для PlantUml директив @startuml и @enduml.
Для визуализации диаграммы отдельный файл с расширением .puml подключает этот текстовый файл через директиву !include и служит исключительно для рендеринга. Это разделение облегчает редактирование модели и генерацию кода, позволяя использовать возможности PlantUml и расширения FloHsm одновременно. Генерация кода производится запуском скрипта FloHsm.py с указанием исходного текстового файла со схемой.
После этого полученный результат включает множество файлов C++, описывающих структуру состояний, переходов и инфраструктуру автомата. Примеров использования можно найти в папке Source/Generated, где размещены как сгенерированные файлы, так и тестовые примеры, демонстрирующие создание конечного автомата и работу с ним в C++ окружении. Благодаря поддержке Visual Studio 2017 разработчики могут быстро запустить и проверить свои модели, хотя использование возможно и на других платформах с минимальными изменениями. Одной из важнейших особенностей FloHsm является то, что он лишь генерирует каркас конечного автомата, в то время как логику действий и условия переходов разработчик прописывает вручную, переопределяя соответствующие виртуальные методы. Это гарантирует, что бизнес-логика остается гибкой и легко расширяемой.
Инициализация автомата оформляется вызовом специального метода InitStateMachine(), который запускает процесс и подготавливает внутренние структуры. После этого можно вызывать методы событий, унаследованные от базового класса, и наблюдать выполнение переходов, вызов действий и проверку гвардов. FloHsm – это современный инструмент, который значительно облегчает разработку сложных иерархических конечных автоматов путем интеграции мощного визуального описания и генерации кода. Это позволяет профессиональным разработчикам ускорять создание надежных систем, снижая количество ошибок и повышая читаемость архитектуры конечных автоматов. Несмотря на то, что проект еще развивается, его открытая природа и простой синтаксис делают FloHsm привлекательным для специалистов C++, работающих с влагалищами и управляющим состоянием.
