c++怎么实现一个观察者模式_c++事件通知与解耦机制实现

技术教程
2025-11-19 20:02:02

观察者模式通过Subject与Observer接口实现一对多依赖更新。1. Subject维护观察者列表，状态变化时通知所有Observer；2. Observer定义update纯虚函数接收通知；3. 使用智能指针与弱引用避免内存泄漏和悬挂指针；4. 加入互斥锁保障多线程安全；5. 适用于事件系统、日志广播等解耦场景。

观察者模式是一种行为设计模式，用于在对象之间建立一对多的依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。在C++中，这种机制常被用来实现事件通知系统，达到模块间的解耦。

核心思路与角色划分

观察者模式包含两个主要角色：

Subject（被观察者）：维护观察者列表，提供注册、注销和通知接口。
Observer（观察者）：定义接收通知的接口，通常是一个纯虚函数。

通过抽象接口，Subject不需要知道具体是谁在监听，实现了发送方与接收方的解耦。

基础实现示例

下面是一个简洁的C++实现：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
<p>// 观察者接口
class Observer {
public:
virtual ~Observer() = default;
virtual void update(const std::string& message) = 0;
};</p><p>// 被观察者
class Subject {
private:
std::vector<Observer*> observers;</p><p>public:
void attach(Observer* obs) {
observers.push_back(obs);
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void detach(Observer* obs) {
    observers.erase(
        std::remove(observers.begin(), observers.end(), obs),
        observers.end()
    );
}

void notify(const std::string& message) {
    for (auto* obs : observers) {
        obs->update(message);
    }
}

};

定义两个具体的观察者：

class ConcreteObserverA : public Observer {
public:
    void update(const std::string& message) override {
        std::cout << "Observer A received: " << message << "\n";
    }
};
<p>class ConcreteObserverB : public Observer {
public:
void update(const std::string& message) override {
std::cout << "Observer B received: " << message << "\n";
}
};</p>

使用方式：

int main() {
    Subject subject;
    ConcreteObserverA observerA;
    ConcreteObserverB observerB;
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>subject.attach(&observerA);
subject.attach(&observerB);

subject.notify("Hello Observers!");

subject.detach(&observerA);
subject.notify("Only B should see this.");

return 0;

}

代码小浣熊

代码小浣熊是基于商汤大语言模型的软件智能研发助手，覆盖软件需求分析、架构设计、代码编写、软件测试等环节

429 查看详情代码小浣熊

改进：支持多线程与智能指针

上面的实现存在裸指针管理问题。实际项目中建议使用std::weak_ptr避免悬挂指针，并考虑线程安全。

改用std::shared_ptr和std::weak_ptr：

#include <memory>
#include <list>
<p>class Observer;</p><p>class Subject {
private:
std::list<std::weak_ptr<Observer>> observers;
mutable std::mutex mtx; // 线程安全</p><p>public:
void attach(std::shared_ptr<Observer> obs) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
observers.remove_if([](const auto& w) { return w.expired(); });
observers.push_back(obs);
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void notify(const std::string& message) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    observers.remove_if([&](const auto& w) {
        if (auto obs = w.lock()) {
            obs->update(message);
            return false;
        }
        return true; // 已过期，移除
    });
}

};

观察者也改为继承 enable_shared_from_this：

class Observer : public std::enable_shared_from_this<Observer> {
public:
    virtual ~Observer() = default;
    virtual void update(const std::string& message) = 0;
};