教案对齐官方方案书:重写为 5 天 C++/Qt 教学设计,补齐 6 个 Qt 技术缺口示例

- docs/teaching/OUTLINE.md、slides/day1-5.html、index.html:替换此前自定义的
  4 天方案,严格对齐 docs/TRAINING_PLAN_2026.md「C++方向」Day1-5 课堂内容
  (Day6-10 为纯项目实作,不在教案范围)
- docs/teaching/examples/:官方方案书要求但仓库 p03/(wiki 抓取内容) 未覆盖的
  QSS/Model-View/JSON/QThread/QPropertyAnimation/QStateMachine 六个技术点,
  各补一个最小可运行示例 + README 教学文档,均已离屏验证跑通;手工维护,
  不属于 gen_part3.py 生成产物
- 根 CMakeLists.txt:接入 docs/teaching/examples 构建(BUILD_QT_PART 分支内),
  不改动生成器管理的 p01/p03 CMakeLists
- 任务卡改为目标/验收标准/基础知识参考三段式模板,custom.css 配套新增样式
- docs/teaching/PRETEST.md:10 题 10 分钟 C++ 摸底测验,验证教案假定的受众
  基础是否成立,并与 OUTLINE.md §0 的分层预案挂钩
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张宗平
2026-07-02 11:31:44 +08:00
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# QStateMachine 状态机 —— 教学补充示例
> 对应方案书「C++方向 Day4」:"QT 动画框架(QPropertyAnimation)与状态机实战"
> 里的状态机部分(动画部分见 [`../property_animation/`](../property_animation/README.md))。
> 仓库 `p03/` 的 wiki 抓取内容里没有状态机相关代码,本示例是手工补写的教学
> 补充,**不属于** `tools/gen_part3.py` 的生成产物。
>
> 小提示:`QStateMachine`/`QState` 属于 **QtCore** 模块,不需要额外
> `find_package`,这也是本示例能直接放进现有 Qt5::Core 依赖里的原因。
## 概念
状态机框架用"状态 + 转换条件"描述一个对象的行为,替代手写一堆 `if/else`
`switch` 去判断"现在是什么状态、该往哪个状态跳":
- `QState` —— 一个状态,可以用 `assignProperty(obj, "属性名", 值)` 声明
"进入这个状态时,某个对象的某个属性应该变成什么值"(不用手写槽函数);
- `addTransition(信号源, 信号, 目标状态)` —— 声明"某个信号触发时,从当前状态
转换到目标状态"
- `QStateMachine` —— 持有所有状态,`setInitialState()` 指定初始状态,
`start()` 启动。
对比方案书里"棋牌类游戏""售货机"这类案例常见的手写状态机(一个枚举 + 一堆
`switch(state)`):`QStateMachine` 把"状态该长什么样"`assignProperty`)和
"什么时候切换状态"`addTransition`)分开声明,状态一多,可读性明显好于手写
`switch`
## 代码走读
见 [`qt_state_machine.cpp`](qt_state_machine.cpp)
1. 定义 `redState`/`greenState` 两个 `QState`,各自用 `assignProperty` 声明
进入该状态时按钮的文本和样式;
2. `redState->addTransition(&button, &QPushButton::clicked, greenState)`
反向同理——点击按钮在两态间来回切换(红灯 → 绿灯 → 红灯 → ……);
3. `machine.setInitialState(redState)` + `machine.start()` 启动状态机;
4. 离屏验证用 `QTimer::singleShot` 模拟一次 `button.click()`,观察状态确实从
红灯切换到绿灯。
## 验证方式
```bash
QT_QPA_PLATFORM=offscreen tools/run_qt.sh qt_state_machine
```
## 练习方向(供任务卡引用)
- 加一个 `yellowState`(黄灯),改成红→绿→黄→红的三态循环,体会状态数量增加
`QStateMachine` 写法的可读性优势;
- 给某个状态加一个定时器转换:`redState->addTransition(timer, &QTimer::timeout, greenState)`
实现"红灯持续 3 秒后自动变绿灯"(不需要用户点击)。
## 参考
- 本仓库对照:[`p03/ch06/modal_dialog.cpp`](../../../../p03/ch06/modal_dialog.cpp)
等对话框示例里也有"根据用户操作决定下一步界面"的朴素状态切换,可以对比
"手写 if/else" 和 "QStateMachine 声明式写法" 的差异;
- Qt 官方文档:*The State Machine Framework*doc.qt.io,选读·需联网)
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// qt_state_machine —— 教学补充示例(非 wiki 生成,手工维护)
// 用途:方案书「C++方向 Day4」要求的状态机实战(QStateMachine 属于 QtCore
// 不需要额外模块),仓库 p03/ 原有 wiki 抓取内容未覆盖这一点,故补一个
// 最小示例:一个“红灯/绿灯”两态按钮,点击在两态间切换。
// 配套文档:docs/teaching/examples/state_machine/README.md
// 离屏验证:QT_QPA_PLATFORM=offscreen tools/run_qt.sh qt_state_machine
// ============================================================================
#include <QApplication>
#include <QPushButton>
#include <QStateMachine>
#include <QState>
#include <QTimer>
int main(int argc, char* argv[]) {
QApplication app(argc, argv);
QPushButton button;
button.resize(140, 40);
QStateMachine machine;
auto* redState = new QState(&machine);
auto* greenState = new QState(&machine);
// 进入某个状态时执行的动作:改文本、改样式——状态机负责“流转”,
// 具体每个状态“长什么样”交给 assignProperty/连接槽函数。
redState->assignProperty(&button, "text", QStringLiteral("红灯:禁止通行"));
redState->assignProperty(&button, "styleSheet", QStringLiteral("background-color:#c0392b;color:white;"));
greenState->assignProperty(&button, "text", QStringLiteral("绿灯:允许通行"));
greenState->assignProperty(&button, "styleSheet", QStringLiteral("background-color:#27ae60;color:white;"));
// 点击按钮触发状态切换:red --clicked--> green --clicked--> red ...
redState->addTransition(&button, &QPushButton::clicked, greenState);
greenState->addTransition(&button, &QPushButton::clicked, redState);
machine.setInitialState(redState);
machine.start();
button.show();
// 离屏/自动化验证:100ms 后模拟一次点击(red -> green),
// 再等 200ms 确认状态机正常处理完过渡后自动退出
QTimer::singleShot(100, &button, [&button]() { button.click(); });
QTimer::singleShot(300, &app, &QApplication::quit);
return app.exec();
}