用C++生成solidity语言描述的buchi自动机的初级经验

我的项目rvtool(https://github.com/Zeraka/rvtool)中增加了生成solidity语言格式的监控器的模块。

solidity特殊之处在于，它是运行在以太坊虚拟机环境中的。EVM和环境是隔离的，因此无法直接读取文件。所以rvtool中通过读取LTL文本生成监控器的方式无法直接照搬到solidity上面。rvtool中建立了表达自动机监控器的数据结构，对该数据结构的赋值是通过几个循环结构完成的。而这个部分无法在solidity代码中表达。将LTL转化为buchi自动机的算法库难以移植到solidity中，也得不偿失。所以，最好的实现办法就是直接生成已经写好的监控器，包括数据结构以及对它的初始化。

最后生成的solidity代码是这样的：

pragma solidity >=0.4.22 <0.6.0;

contract monitor_automata {
    struct Word_set {
        string word;
        mapping(string => uint256) wordset;
    }

    struct Monitor_label {
        string label;
        string[] strlist;
        Word_set[] word_sets;
        int256 next_state;
    }

    struct Monitor_state {
        int256 own_state;
        int256 label_numbers;
        Monitor_label[] monitor_labels;
    }

    struct Monitor {
        int256 state_number;
        mapping(uint256 => Monitor_state) nodes;
    }
    Monitor monitor;
    Monitor_state monitor_state_0;
    Monitor_label monitor_label_0;
    Word_set ws_0;
    Monitor_label monitor_label_1;
    Word_set ws_1;
    Monitor_state monitor_state_1;
    Monitor_label monitor_label_2;
    Word_set ws_2;

    function Monitor_init() public {//对数据结构的初始化，无法用循环结构表达
        //=================

        monitor_state_0.own_state = 0;

        monitor_label_0.label = "!event3";
        monitor_label_0.next_state = 0;

        ws_0.word = "!event3";
        ws_0.wordset["event3"] = 0;
        monitor_label_0.word_sets.push(ws_0);

        monitor_state_0.monitor_labels.push(monitor_label_0);

        monitor_label_1.label = "event3";
        monitor_label_1.next_state = 1;

        ws_1.word = "event3";
        ws_1.wordset["event3"] = 1;
        monitor_label_1.word_sets.push(ws_1);

        monitor_state_0.monitor_labels.push(monitor_label_1);
        monitor_state_0.label_numbers = 2;
        monitor.nodes[0] = monitor_state_0;
        //=================

        monitor_state_1.own_state = 1;

        monitor_label_2.label = "!event1 & !event3 & event4";
        monitor_label_2.next_state = 0;

        ws_2.word = "!event1 & !event3 & event4";
        ws_2.wordset["event1"] = 0;
        ws_2.wordset["event3"] = 0;
        ws_2.wordset["event4"] = 1;
        monitor_label_2.word_sets.push(ws_2);

        monitor_state_1.monitor_labels.push(monitor_label_2);
        monitor_state_1.label_numbers = 1;
        monitor.nodes[1] = monitor_state_1;
    }

    //将输入的字符串解析为数据结构。然后将其
}

代码生成分为3步： 1、生成固定结构的结构体2、生成结构体变量的声明语句3、生成对结构体变量进行赋值的语句。

function Monitor_init()实现的是对该数据结构的初始化，它无法用循环结构来表达，因为这里并没有编写solidity解析LTL公式的模块。

采用直接生成"声明并逐一对数据结构变量进行初始化"代码的办法。针对rvtool中的循环结构中的同名变量，我使用了后缀编号的方式。

例如

//int m = 0;
    for (auto &t : label_set)
    {
        Word_set ws;
        string ws_m = "ws_"+m;
        ofile<<"        Word_set  ws_"<<m<<";\n";
        m++;
    }

这个循环结构中，程序声明了Word_set ws这个结构体变量，然而它是在内存中完成的，是linux环境，它是无法在solidity的EVM环境中使用的。

于是在这个循环体中加入了 ofile<<" Word_set ws_"<< m<<";\n";语句，该语句将被输出为文本成为 solidity文件的一部分。m是一个全局int类型，

每执行一次循环，就会自增，于是每次循环打印出来的语句都代表不同的结构体变量。这样，便初步解决了如何生成solidity语言的buchi自动机监控器的问题。