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c++如何实现观察者模式 c++常用设计模式【实例】

裘德小鎮的故事

发布： 2025-12-22 15:39:14

原创

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观察者模式在C++中通过std::function+std::vector实现解耦，Subject维护回调列表并支持attach/detach/notify，可扩展为模板支持参数传递，结合weak_ptr避免悬挂指针，C++20后可选用Boost.Signals2等成熟库。

c++如何实现观察者模式 c++常用设计模式【实例】

观察者模式在 C++ 中核心是解耦“被观察者（Subject）”和“观察者（Observer）”，让 Subject 在状态变化时自动通知所有注册的 Observer，而无需知道它们的具体类型。现代 C++ 推荐用 std::function + std::vector 实现轻量、灵活、无侵入的版本，避免传统虚函数继承带来的强耦合。

用 std::function 实现简洁版观察者模式

不依赖继承，Observer 可以是普通函数、lambda、成员函数对象，Subject 仅持有一组可调用对象。

Subject 维护一个 std::vector<:function>></:function> 存储回调
提供 attach() 添加观察者（返回 token 用于后续 detach）
提供 notify() 遍历并调用所有已注册回调
为支持安全移除，可用 std::shared_ptr<:function>></:function> 或索引 token（示例用后者）

示例代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
#include <memory>

class Subject {
    std::vector<std::function<void()>> observers_;
    int next_id_ = 0;

public:
    // 返回唯一 token，用于 detach
    int attach(std::function<void()> obs) {
        observers_.push_back(obs);
        return next_id_++;
    }

    void detach(int id) {
        if (id >= 0 && id < static_cast<int>(observers_.size())) {
            observers_[id] = nullptr; // 标记为空，notify 时跳过
        }
    }

    void notify() {
        for (auto& obs : observers_) {
            if (obs) obs();
        }
    }
};

// 使用示例
int main() {
    Subject sub;

    // lambda 观察者
    auto id1 = sub.attach([]{ std::cout << "Observer A notified.\n"; });

    // 普通函数
    auto handler = []{ std::cout << "Observer B triggered.\n"; };
    auto id2 = sub.attach(handler);

    sub.notify(); // 输出两行

    sub.detach(id1); // 移除第一个
    sub.notify(); // 只输出 Observer B

    return 0;
}

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定义 Observer<t></t> 模板，通知函数接收 const T&
Subject 存储 std::function<void t></void>
notify(const T& data) 调用所有观察者并传参
搭配 std::shared_ptr + 弱引用可支持自动生命周期管理（避免悬挂指针）

结合智能指针实现自动生命周期管理

当 Observer 是某个对象的成员函数时，需防止 Subject 持有已销毁对象的 this 指针。推荐用 std::weak_ptr 包装 observer 对象，调用前 lock 判断是否有效。

Observer 类型改为 std::function<void></void> 的包装器，内部持 std::weak_ptr<owner></owner>
Subject 存储 std::shared_ptr<observerwrapper></observerwrapper>
notify 中对每个 wrapper 调用 lock()，成功才执行
这样 Observer 所属对象析构后，通知自动跳过，无需手动 detach