答案:通过模板和std::function实现通用观察者模式,使用Signal模板类管理回调函数,支持多种事件类型和任意可调用对象,实现解耦和灵活注册与通知机制。

在C++中实现一个通用的观察者模式,关键是解耦观察者和被观察对象,同时支持多种事件类型和回调方式。可以通过模板和函数对象(如std::function)来实现灵活性和复用性。
基本结构设计
观察者模式包含两个核心角色:Subject(被观察者)和Observer(观察者)。为了通用性,我们不使用传统的虚函数接口,而是用回调机制。
核心思路:
Subject维护一组回调函数列表 Observer通过注册函数向Subject注册回调 当状态变化时,Subject通知所有注册的回调
使用模板和std::function实现通用Subject
下面是一个可复用的通用Subject模板:
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#include #include #include template class Signal {private: using Callback = std::function; std::vector observers;public: // 注册观察者 void connect(Callback callback) { observers.push_back(std::move(callback)); } // 发送通知 void notify(Args... args) { for (auto& cb : observers) { cb(args...); } } // 移除所有观察者(可选) void disconnect_all() { observers.clear(); }};
实际使用示例
假设我们要监控温度变化:
#include int main() { Signal temperature_changed; // 观察者1:打印日志 temperature_changed.connect([](double temp) { std::cout << "Log: Temperature is now " << temp < 100) { std::cout << "Alert: High temperature detected!n"; } }); // 模拟温度变化 temperature_changed.notify(25.5); // 正常输出 temperature_changed.notify(105.0); // 触发警报 return 0;}
进阶改进:支持断开连接
上面的实现无法单独移除某个观察者。可以返回一个“连接句柄”用于取消订阅:
一种简单方法是返回一个lambda,调用它即从列表中删除对应回调。更复杂但高效的方式是使用连接管理器或信号槽库(如Boost.Signals2)的思想。
基本上就这些。这个通用实现轻量、灵活,适用于大多数场景,不依赖继承,支持任意可调用对象(函数指针、lambda、bind结果等),能处理多种参数类型。
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