Boost.MSMと包含を利用してprivate空間にアクセス可能なクラス内有限状態マシンを実装する

Boost.MSMをPimplイディオムと組み合わせることで、外部に隠蔽しつつ、privateな空間にもアクセス可能なクラス内有限状態マシンを実装する。
ヘッダファイルにBoost.MSMを使用している痕跡を残さずに、有限状態マシン内で基本オブジェクト(ここではFooオブジェクト)に自由にアクセスすることができる。

Foo.h

#pragma once

#include <memory>

struct Foo
{
    Foo();
    ~Foo();
    
    void changeState();
private:
    struct Impl;
    std::unique_ptr<Impl> pImpl;
};

Foo.cpp

#include <iostream>
#include <boost/msm/front/state_machine_def.hpp>
#include <boost/msm/back/state_machine.hpp>

struct Foo::Impl
{
// *** ポイント１
// Implクラスのクラス内クラスとしてBoost.MSM用クラスを定義する

    // 状態の定義
    struct RunState : boost::msm::front::state<>{

        // Fooクラスのprivate変数にアクセスしている。
        template<typename Event, typename FSM>
        void on_entry(Event event, FSM fsm)
        {
            std::cout << "Run  : " << ++(fsm.base->pImpl->value) << std::endl;
//          std::cout << "Run  : " << ++(value) << std::endl;   // Foo::Impl::valueには直接アクセスできない
        }
    };
    struct StopState : boost::msm::front::state<>{
        template<typename Event, typename FSM>
        void on_entry(Event event, FSM fsm)
        {
            std::cout << "Stop : " << ++(fsm.base->pImpl->value) << std::endl;
        }
    };

    // イベントの定義
    struct ChangeEvent {};

    // 有限状態マシンの定義
    struct Machine_ : boost::msm::front::state_machine_def<Machine_>
    {
        // 状態遷移テーブル
        struct transition_table : boost::mpl::vector
            < _row< RunState, ChangeEvent, StopState >
            , _row< StopState, ChangeEvent, RunState >
            > {};

        // 初期状態
        using initial_state = StopState;
        
// *** ポイント２
// 有限状態マシンの定義内で基本オブジェクト(Fooクラスのオブジェクト)を保持する

        // 基本オブジェクトのポインタを保持。ここから基本オブジェクトにアクセスする
        Foo*const base;

        // 有限状態マシンのコンストラクタ
        Machine_(Foo*const obj) : base(obj){}
    };

    // 有限状態マシンクラスの定義
    using Machine = boost::msm::back::state_machine< Machine_ >;
    Machine machine; // 有限状態マシンをImplクラス内で保持する(包含)
    
    Impl(Foo*const obj)
        : machine(obj)
        , value(0)
    {
    }
    
    // プライベート変数
    int value;
};

Foo::Foo()
    :pImpl(new Foo::Impl(this))
{
    pImpl->machine.start();
}

Foo::~Foo()
{}

void Foo::changeState()
{
    pImpl->machine.process_event(Impl::ChangeEvent());
}

main.cpp

#include "Foo.h"

int main()
{
    Foo foo;
    foo.changeState();
    foo.changeState();

    return 0;
}

result

Stop : 1
Run  : 2
Stop : 3