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BehaviorTreeFactory

定义在BehaviorTree.CPP/include/behaviortree_cpp_v3/bt_factory.h，主要包含3个容器来保存数据。

/ * @brief The BehaviorTreeFactory is used to create instances of a * TreeNode at run-time. * Some node types are "builtin", whilst other are used defined and need * to be registered using a unique ID. */ class BehaviorTreeFactory { private: std::unordered_map<std::string, NodeBuilder> builders_; std::unordered_map<std::string, TreeNodeManifest> manifests_; std::set<std::string> builtin_IDs_; }

以BehaviorTree.CPP/examples/t03_generic_ports.cpp为例，在构造BehaviorTreeFactory实例后立即打印这3个容器的元素的名称，可以发现输出结果仅顺序不同，说明Factory构造后默认包含了内建的29个nodes。

讯享网builders[1]=Switch4 builders[2]=Switch6 builders[3]=BlackboardCheckDouble builders[4]=BlackboardCheckInt builders[5]=SubTree builders[6]=KeepRunningUntilFailure builders[7]=Switch5 builders[8]=ReactiveSequence builders[9]=Parallel builders[10]=Delay builders[11]=SetBlackboard builders[12]=SequenceStar builders[13]=Fallback builders[14]=AlwaysSuccess builders[15]=ReactiveFallback builders[16]=Sequence builders[17]=Switch3 builders[18]=Switch2 builders[19]=AlwaysFailure builders[20]=IfThenElse builders[21]=WhileDoElse builders[22]=SubTreePlus builders[23]=ForceSuccess builders[24]=Inverter builders[25]=BlackboardCheckString builders[26]=RetryUntilSuccesful builders[27]=ForceFailure builders[28]=Repeat builders[29]=Timeout manifests[1]=Switch4 manifests[2]=Switch6 manifests[3]=BlackboardCheckDouble manifests[4]=BlackboardCheckInt manifests[5]=SubTree manifests[6]=KeepRunningUntilFailure manifests[7]=Switch5 manifests[8]=ReactiveSequence manifests[9]=Parallel manifests[10]=Delay manifests[11]=SetBlackboard manifests[12]=SequenceStar manifests[13]=Fallback manifests[14]=AlwaysSuccess manifests[15]=ReactiveFallback manifests[16]=Sequence manifests[17]=Switch3 manifests[18]=Switch2 manifests[19]=AlwaysFailure manifests[20]=IfThenElse manifests[21]=WhileDoElse manifests[22]=SubTreePlus manifests[23]=ForceSuccess manifests[24]=Inverter manifests[25]=BlackboardCheckString manifests[26]=RetryUntilSuccesful manifests[27]=ForceFailure manifests[28]=Repeat manifests[29]=Timeout builtinNodes[1]=AlwaysFailure builtinNodes[2]=AlwaysSuccess builtinNodes[3]=BlackboardCheckDouble builtinNodes[4]=BlackboardCheckInt builtinNodes[5]=BlackboardCheckString builtinNodes[6]=Delay builtinNodes[7]=Fallback builtinNodes[8]=ForceFailure builtinNodes[9]=ForceSuccess builtinNodes[10]=IfThenElse builtinNodes[11]=Inverter builtinNodes[12]=KeepRunningUntilFailure builtinNodes[13]=Parallel builtinNodes[14]=ReactiveFallback builtinNodes[15]=ReactiveSequence builtinNodes[16]=Repeat builtinNodes[17]=RetryUntilSuccesful builtinNodes[18]=Sequence builtinNodes[19]=SequenceStar builtinNodes[20]=SetBlackboard builtinNodes[21]=SubTree builtinNodes[22]=SubTreePlus builtinNodes[23]=Switch2 builtinNodes[24]=Switch3 builtinNodes[25]=Switch4 builtinNodes[26]=Switch5 builtinNodes[27]=Switch6 builtinNodes[28]=Timeout builtinNodes[29]=WhileDoElse

在factory添加了2个node后，再次打印，builders和manifests就多了2个对应的元素。 registerNodeType()的入参，就表明了实际节点类型T（CalculateGoal）在树中的名称（同样是CalculateGoal）。建议大家令实际类型和入参ID相同，可以减少很多迷惑。

factory.registerNodeType<CalculateGoal>("CalculateGoal"); factory.registerNodeType<PrintTarget>("PrintTarget");

讯享网/ registerNodeType is the method to use to register your custom TreeNode. * * It accepts only classed derived from either ActionNodeBase, DecoratorNode, * ControlNode or ConditionNode. */ template <typename T> void registerNodeType(const std::string& ID);

 在加载tree之前，开发者必须先将自定义的node注册进入factory，才能正确解析xml。1个factory可以包含多个tree。

auto tree = factory.createTreeFromText(xml_text);

NodeBuilder

NodeBuilder定义在BehaviorTree.CPP/include/behaviortree_cpp_v3/bt_factory.h，使用了建造者模式，可以理解为模板化的node构造函数，是偏特化的模板类定义。根据构造函数的参数个数区别，选择不同的builder，返回一个智能指针。

讯享网/// The term "Builder" refers to the Builder Pattern (https://en.wikipedia.org/wiki/Builder_pattern) typedef std::function<std::unique_ptr<TreeNode>(const std::string&, const NodeConfiguration&)> NodeBuilder; // 检查T是否有带参(const std::string&)的默认构造函数 template <typename T> using has_default_constructor = typename std::is_constructible<T, const std::string&>; // 检查T是否有带参(const std::string&, const NodeConfiguration&)的构造函数 template <typename T> using has_params_constructor = typename std::is_constructible<T, const std::string&, const NodeConfiguration&>; // 对应T既有默认构造函数，又有带2个参数构造函数的情况，即上述2条判断都为true。注意make_unique的参数区分 // 定义了1个T类型的指针，默认值是nullptr。这不重要，重要的是enable_if的条件检查 template <typename T> inline NodeBuilder CreateBuilder(typename std::enable_if<has_default_constructor<T>::value && has_params_constructor<T>::value>::type* = nullptr) { return [](const std::string& name, const NodeConfiguration& config) { // Special case. Use default constructor if parameters are empty if (config.input_ports.empty() && config.output_ports.empty() && has_default_constructor<T>::value) { return std::make_unique<T>(name); } return std::make_unique<T>(name, config); }; } // 对应T只有带2参构造函数的情况，注意new的参数 template <typename T> inline NodeBuilder CreateBuilder(typename std::enable_if<!has_default_constructor<T>::value && has_params_constructor<T>::value>::type* = nullptr) { return [](const std::string& name, const NodeConfiguration& params) { return std::unique_ptr<TreeNode>(new T(name, params)); }; } // 对应T只有默认构造函数（带1参）的情况，注意new的参数 template <typename T> inline NodeBuilder CreateBuilder(typename std::enable_if<has_default_constructor<T>::value && !has_params_constructor<T>::value>::type* = nullptr) { return [](const std::string& name, const NodeConfiguration&) { return std::unique_ptr<TreeNode>(new T(name)); }; }

语法参考资料：

​​is_constructible - C++ Reference

std::enable_if - cppreference.com

std::enable_if 的几种用法 ← Yee

C++11新特性--std::enable_if和SFINAE - 简书

Blackboard

定义在BehaviorTree.CPP/include/behaviortree_cpp_v3/blackboard.h，是树中nodes传输数据的方式，所有nodes共享。每棵树都有自己的blackboard，开发者需要显式的在不同的父树、子树的blackboard间创建映射关联。这个操作无需通过代码实现，只需要在xml中编辑。同样，nodes执行顺序也是在xml中设定的，这使得调试时可以节省大量的程序编译时间。Blackboard类中存储数据的容器有3个。

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private: std::unordered_map<std::string, Entry> storage_; // 保存键值对 // 指向父blackboard的指针，会与本blackboard有重映射关系 std::weak_ptr<Blackboard> parent_bb_; // weak_ptr可以避免循环引用 // 保存映射的内外对应关系 std::unordered_map<std::string,std::string> internal_to_external_;

Entry就是blackboard保存的1个元素。

讯享网struct Entry { Any value; // port存储的值 const PortInfo port_info; // port的其他信息，不含名字和值 }

Port

Port是节点间交换数据的机制，通过Blackboard的相同key联系起来。节点的ports的数量、名称、类型等，在编译时就已知了，体现在xml文件中。

如果一个节点有输入/输出port，必须在providedPorts()函数中声明。

获取port的值可以用getInput()，设置port的值可以用setOutput()。

typedef std::unordered_map<std::string, PortInfo> PortsList; static PortsList providedPorts(); template <typename T> Result getInput(const std::string& key, T& destination) const; template <typename T> Optional<T> getInput(const std::string& key) const; template <typename T> Result setOutput(const std::string& key, const T& value);

讯享网class PortInfo { private: PortDirection _type; const std::type_info* _info; // 将port输入/输出的string自动转换为指定类型的函数 StringConverter _converter; std::string description_; // port的含义描述 std::string default_value_; // port没有设置值时的默认值 } typedef std::function<Any(StringView)> StringConverter;

PortDirection分为INPUT、OUTPUT、INOUT 3种。开发者最好不要对输入的port和数据做任何假设，推荐在tick()中周期性的读取输入值，以应对外界变化，而不是只在构造函数或初始化时只读取一次保存下来。保存历史信息会伤害行为树的reactive特性，使得节点的行为不仅与现在情景有关，还与过去有关。

template <typename T> inline T convertFromString(StringView /*str*/);

当在xml中通过SetBlackboard设置port后，代码中运行getInput()会后台调用convertFromString()，将读入的string转换为对应的类型。BehaviorTree.CPP/include/behaviortree_cpp_v3/basic_types.h中实现了StirngView向string, const char*, int, unsigned, long, unsigned long, float, double, vector<int>, bool, NodeStatus, Nodetype, PortDirection等内建类型的转换。如果开发者想转换为自定义类型的话，可以参考basic_types.cpp的代码。

树中的nodes间互相读写port是不会触发convertFromString()的，毕竟这是一个string到type的单向转换。

讯享网// 转换为枚举类型 template <> NodeType convertFromString<NodeType>(StringView str) { if (str == "Action") return NodeType::ACTION; if (str == "Condition") return NodeType::CONDITION; if (str == "Control") return NodeType::CONTROL; if (str == "Decorator") return NodeType::DECORATOR; if (str == "SubTree" || str == "SubTreePlus") return NodeType::SUBTREE; return NodeType::UNDEFINED; }

struct Position2D { double x, y; }; // 转换为自定义类型 template <> inline Position2D convertFromString(StringView str) { // real numbers separated by semicolons auto parts = splitString(str, ';'); if (parts.size() != 2) { throw RuntimeError("invalid input)"); } else { Position2D output; output.x = convertFromString<double>(parts[0]); output.y = convertFromString<double>(parts[1]); return output; } }

std::optional - cppreference.com

std::any - cppreference.com

C++17之std::any_janeqi1987的专栏-CSDN博客_std::any