C++怎么实现观察者模式_C++设计模式与观察者模式实现

观察者模式通过定义一对多依赖关系实现对象间解耦，当主题状态改变时自动通知所有观察者；C++中可通过抽象基类结合虚函数实现多态更新，或使用std::function注册回调提升灵活性，需注意避免通知时修改列表、防止悬挂指针及多线程同步问题，适用于事件系统与数据绑定等场景。

观察者模式是一种行为设计模式，用于在对象之间定义一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会自动收到通知并更新。在C++中，我们可以通过抽象基类、指针或引用管理观察者列表来实现这一模式。

观察者模式的核心角色

在实现前，先明确两个关键角色：

• Subject（主题）：被观察的对象，维护一个观察者列表，提供添加、删除和通知观察者的方法。
• Observer（观察者）：定义一个更新接口，所有具体观察者都要实现它，以便接收通知。

使用抽象基类实现观察者模式

这是最常见且类型安全的实现方式。通过虚函数实现多态，让不同观察者响应同一通知。

#ifndef OBSERVER_H
#define OBSERVER_H

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class Subject;

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

#endif

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// Subject.h

#ifndef SUBJECT_H
#define SUBJECT_H

#include <vector>
#include <algorithm>

class Observer;

class Subject {
private:
    std::vector<Observer*> observers;
protected:
    void notify() {
        for (auto observer : observers) {
            observer->update(this);
        }
    }
public:
    virtual ~Subject() = default;
    void attach(Observer* o) {
        observers.push_back(o);
    }
    void detach(Observer* o) {
        observers.erase(
            std::remove(observers.begin(), observers.end(), o),
            observers.end());
    }
};

#endif

// 具体主题示例：温度传感器

#include "Subject.h"
#include <iostream>

class TemperatureSensor : public Subject {
private:
    double temperature;
public:
    double getTemperature() const { return temperature; }
    void setTemperature(double temp) {
        temperature = temp;
        notify(); // 状态变化，通知所有观察者
    }
};

// 具体观察者示例

#include "Observer.h"
#include "Subject.h"
#include <iostream>

class Display : public Observer {
public:
    void update(Subject* subject) override {
        if (auto* sensor = dynamic_cast<TemperatureSensor*>(subject)) {
            std::cout << "Display: 温度更新为 " << sensor->getTemperature() << "°C\n";
        }
    }
};

使用函数对象或lambda增强灵活性

如果不需要严格的类继承结构，可以用函数指针或std::function来注册回调，使代码更简洁。

#include <functional>
#include <vector>

class EventPublisher {
private:
    std::vector<std::function<void()>> listeners;
public:
    void subscribe(std::function<void()> func) {
        listeners.push_back(func);
    }
    void notify() {
        for (const auto& f : listeners) {
            f();
        }
    }
};

// 使用示例：
EventPublisher pub;
pub.subscribe([]() { std::cout << "事件触发！\n"; });
pub.notify();

注意事项与最佳实践

在实际使用中需要注意以下几点：

• 避免在通知过程中修改观察者列表，可能导致迭代器失效。
• 建议在析构主题或观察者时主动调用detach，防止悬挂指针。
• 可结合智能指针（如shared_ptr/weak_ptr）管理生命周期，但Subject持有Observer的裸指针通常更合适，避免循环引用。
• 多线程环境下需加锁保护观察者列表。

基本上就这些。观察者模式能有效解耦对象间的通信，适合实现事件系统、GUI组件更新、数据绑定等场景。C++中通过虚函数或多态函数对象都能灵活实现，关键是根据项目需求选择合适的抽象层级。

以上就是C++怎么实现观察者模式_C++设计模式与观察者模式实现的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！