C++如何实现观察者模式_C++设计模式之事件通知机制

观察者模式通过抽象接口解耦对象间的依赖关系,Subject维护Observer列表并通知状态变化,使用智能指针避免内存泄漏与悬空指针,支持参数化通知提升灵活性,实现高效安全的事件驱动机制。

c++如何实现观察者模式_c++设计模式之事件通知机制

观察者模式是一种行为设计模式,适用于对象间一对多的依赖关系。当一个对象的状态发生改变时,所有依赖它的对象都会自动收到通知。在C++中实现观察者模式,可以通过抽象基类定义接口,结合指针或智能指针管理生命周期,实现灵活的事件通知机制。

定义观察者与被观察者接口

核心是分离观察者和被观察者的耦合。通过抽象类定义统一接口,让具体类按需实现。

Subject(被观察者) 负责维护观察者列表,并在状态变化时通知它们:

class Observer;

class Subject {public:virtual ~Subject() = default;virtual void attach(Observer obs);virtual void detach(Observer obs);virtual void notify();

protected:std::vector observers;};

Observer(观察者) 定义接收更新的接口:

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class Observer {public:    virtual ~Observer() = default;    virtual void update() = 0;};

被观察者通过 attach 添加观察者,detach 移除,notify 遍历调用每个观察者的 update 方法。

实现具体类并触发通知

以一个简单的天气数据类为例,它在温度变化时通知所有注册的显示设备。

class WeatherData : public Subject {public:    void setTemperature(float temp) {        temperature = temp;        notify(); // 状态改变,通知所有观察者    }
float getTemperature() const { return temperature; }

private:float temperature{0.0f};};

class Display : public Observer {public:explicit Display(WeatherData* wd) : weatherData(wd) {weatherData->attach(this);}

~Display() override {    weatherData->detach(this);}void update() override {    float temp = weatherData->getTemperature();    std::cout << "Display updated: Temperature is " << temp << "°Cn";}

private:WeatherData* weatherData;};

Display 构造时注册自己,析构前取消注册,避免悬空指针。每次调用 setTemperature,所有 Display 实例都会收到更新。

使用智能指针优化内存安全

原始指针容易引发内存泄漏或访问非法地址。改用 std::weak_ptr 配合 std::shared_ptr 可提升安全性。

修改 Subject 的存储方式:

class Subject {public:    virtual ~Subject() = default;
void attach(std::shared_ptr obs) {    observers.push_back(obs);}void notify() {    observers.erase(        std::remove_if(observers.begin(), observers.end(),            [](const std::weak_ptr& o) { return o.expired(); }),        observers.end());    for (auto& obs : observers) {        if (auto lock = obs.lock()) {            lock->update();        }    }}

private:std::vector> observers;};

观察者以 shared_ptr 存在,Subject 使用 weak_ptr 弱引用,避免循环引用,同时能检测对象是否已被销毁。

支持带参数的通知机制

实际开发中,通知常携带具体数据。可扩展 update 接口传参:

class Observer {public:    virtual ~Observer() = default;    virtual void update(const std::string& event, float value) = 0;};

// 在 notify 中传递更多信息void notify(const std::string& event, float value) {for (auto& obs : observers) {if (auto lock = obs.lock()) {lock->update(event, value);}}}

这样观察者可根据事件类型做出不同响应,增强灵活性。

基本上就这些。C++中的观察者模式通过接口解耦、动态绑定实现事件驱动逻辑,配合现代C++特性可写出既高效又安全的代码。关键在于管理好生命周期,避免野指针,同时保持接口简洁易用。

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