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。

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。
以上就是C++如何实现观察者模式_C++设计模式之事件通知机制的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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