c++如何实现一个简单的发布订阅系统_c++ Pub/Sub模式与消息队列【设计】-C++-PHP中文网

c++如何实现一个简单的发布订阅系统_c++ Pub/Sub模式与消息队列【设计】

冰火之心

发布： 2025-12-17 18:12:07

原创

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C++轻量级线程安全发布-订阅系统由Publisher、Subscriber和MessageCenter三部分构成，通过字符串主题解耦模块，用mutex保护订阅表、消息队列实现发布与分发分离，支持泛型模板和值拷贝/智能指针管理数据生命周期。

c++如何实现一个简单的发布订阅系统_c++ pub/sub模式与消息队列【设计】

用C++实现一个简单的发布-订阅系统，核心是让模块之间不直接调用、不互相持有指针，靠“主题（Topic）”中转消息。它不是必须用网络或第三方库，纯内存+线程安全的轻量级设计就能满足多数本地模块通信需求。

关键结构：三要素缺一不可

一个可运行的最小Pub/Sub系统，至少包含：

Publisher（发布者）：只管调用 Publish("topic_name", data)，不关心谁收、收几次
Subscriber（订阅者）：调用 Subscribe("topic_name") 表达兴趣，再实现自己的 OnMessage() 处理逻辑
MessageCenter（消息中心）：全局单例，负责存主题→订阅者映射表、缓存待发消息、分发时加锁防竞争

线程安全怎么处理？别硬上mutex锁全函数

常见误区是给整个 Publish() 加大锁，导致高频发布时阻塞严重。更合理的做法是：

订阅/退订操作用 std::mutex 保护内部映射表（std::map<:string std::vector>></:string>）
发布时把消息拷贝进队列（如 std::queue<msgpack></msgpack>），只锁入队那段
分发逻辑放在独立线程里跑，从队列取、查表、遍历通知——这步可不加锁，只要确保队列读写分离

主题（Topic）用字符串还是类型？推荐字符串+泛型模板组合

初学者容易纠结“该不该用 std::type_info 当主题”。实际开发中，字符串主题更灵活：

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UI更新、日志上报、配置变更等场景，天然适合语义化命名，比如 "ui.health_bar" 或 "cfg.language"
若想兼顾类型安全，可在模板化 Publisher 中封装： template<typename t> void Publish(const std::string& topic, const T& data);</typename> 内部自动序列化为 std::vector<char></char> + 类型名哈希，订阅端按需反解
避免用裸指针传数据；统一走值拷贝或 std::shared_ptr 管理生命周期

不依赖ROS、ZeroMQ也能跑起来：一个50行核心示意

下面这段是真正能编译运行的骨架（已省略头文件和细节错误处理）：

class MessageCenter {
  static MessageCenter* s_instance;
  std::mutex m_sub_mutex;
  std::map<std::string, std::vector<std::function<void(void*)>>> m_subs;
public:
  static MessageCenter& Get() { return *s_instance; }
  void Subscribe(const std::string& t, std::function<void(void*)> cb) {
    std::lock_guard<std::mutex> lk(m_sub_mutex);
    m_subs[t].push_back(cb);
  }
  void Publish(const std::string& t, void* data) {
    auto it = m_subs.find(t);
    if (it != m_subs.end()) 
      for (auto& cb : it->second) cb(data);
  }
};

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使用时：
MessageCenter::Get().Subscribe("player.hit", [](void* d){ /* 播放音效 */ });
MessageCenter::Get().Publish("player.hit", &damage_value);

基本上就这些。不需要宏、不依赖外部构建系统，编译进任意C++17项目都能立刻用上。重点不在代码行数，而在“谁发、谁收、谁中转”三者职责彻底分开。

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