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。
// Observer.h#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
// Subject.h
#ifndef SUBJECT_H
#define SUBJECT_H
#include
#include
class Observer;
class Subject {
private:
std::vector
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
class Display : public Observer {
public:
void update(Subject* subject) override {
if (auto* sensor = dynamic_cast
std::cout getTemperature() }
}
};
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
#include
class EventPublisher {
private:
std::vector<:function>> listeners;
public:
void subscribe(std::function
listeners.push_back(func);
}
void notify() {
for (const auto& f : listeners) {
f();
}
}
};
// 使用示例：
EventPublisher pub;
pub.subscribe([]() { std::cout 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。
