C++观察者模式代码实例-编程知识

文章目录

- C++观察者模式代码实例一
- C++观察者模式代码实例二

C++观察者模式代码实例一

下面是一个简单的C++观察者模式的实现示例，这里仅给出核心代码框架，完整的工程应包含对应的头文件声明及必要的#include指令等。

// 观察者接口（Observer）
class IObserver {
public:virtual ~IObserver() {}virtual void update(const std::string& message) = 0; // 更新方法
};// 主题接口（Subject）
class ISubject {
public:virtual ~ISubject() {}virtual void registerObserver(IObserver* observer) = 0; // 注册观察者virtual void removeObserver(IObserver* observer) = 0; // 移除观察者virtual void notifyObservers(const std::string& message) = 0; // 通知观察者
};// 具体主题（ConcreteSubject）
class ConcreteSubject : public ISubject {
private:std::vector<IObserver*> observers; // 存储观察者列表public:void registerObserver(IObserver* observer) override {observers.push_back(observer);}void removeObserver(IObserver* observer) override {observers.erase(std::remove(observers.begin(), observers.end(), observer), observers.end());}void notifyObservers(const std::string& message) override {for (const auto& obs : observers) {obs->update(message);}}// 其他业务逻辑，当有状态改变时调用notifyObservers()void changeState(const std::string& newState) {// 假设这里有某种状态变更逻辑std::string message = "状态已更新至：" + newState;notifyObservers(message);}
};// 具体观察者（ConcreteObserver）
class ConcreteObserver : public IObserver {
public:void update(const std::string& message) override {std::cout << "Observer received message: " << message << std::endl;// 在此处响应状态变更，执行观察者的相关操作}
};// 使用示例
int main() {ConcreteSubject subject;ConcreteObserver observer1;ConcreteObserver observer2;subject.registerObserver(&observer1);subject.registerObserver(&observer2);subject.changeState("New State"); // 当状态变化时，所有观察者都会被通知return 0;
}

在这个例子中，ConcreteSubject 是具体的主题类，它可以添加和移除观察者，并在状态变化时通过调用 notifyObservers() 方法通知所有的观察者。ConcreteObserver 类则是实现了 IObserver 接口的观察者，当收到 update() 调用时，会执行相应的更新操作。主程序中创建了一个主题实例和两个观察者实例，并将观察者注册到主题上，当主题状态发生变化时，观察者接收到通知并作出反应。

在实际应用中，观察者模式通常用于设计事件驱动的系统，或者是当对象的状态变化需要自动通知其他对象时。以下是对上述代码实例的进一步阐述：

应用场景举例：假设你正在构建一个气象站系统，其中ConcreteSubject代表气象站，它记录并报告实时天气数据。ConcreteObserver可以代表各种订阅气象信息的实体，如天气预报网站、农业自动化系统、交通管理系统等。
主体（Subject）：当气象站检测到天气数据发生改变时，例如温度、湿度或风速变化，它会调用notifyObservers()方法，通知所有已注册的观察者。
观察者（Observer）：每一个观察者在接收到update()调用时，会按照自己的需求处理这个更新消息。比如，天气预报网站会在页面上实时更新数据，农业自动化系统会据此调整灌溉计划，交通管理系统则可能据此发布道路预警信息。
灵活性：观察者模式提供了很好的灵活性，因为新增加的观察者只需实现IObserver接口，并通过主题的registerObserver()方法注册自己，就可以开始接收更新通知，而不需要修改原有的主体或其它观察者。
松耦合：通过观察者模式，主题与观察者之间的耦合度较低，两者之间通过接口进行交互，这有助于简化系统的维护和扩展。

总之，通过这个简单的C++观察者模式实例，我们可以了解到如何构建一个具有动态通知机制的系统，使得当对象状态改变时，它的所有依赖对象都能得到及时的更新。在实际开发中，观察者模式广泛应用于GUI编程、事件处理、游戏开发、分布式系统等多种场景。

C++观察者模式代码实例二

另外，观察者模式还可以结合C++的一些现代特性进行优化，例如使用智能指针来管理观察者生命周期，以避免内存泄漏问题。下面是一个使用std::shared_ptr改进后的观察者列表管理的例子：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>// 观察者接口（Observer）
class IObserver {
public:virtual ~IObserver() {}virtual void update(const std::string& message) = 0;
};// 主题接口（Subject）
class ISubject {
public:virtual ~ISubject() {}virtual void attach(std::shared_ptr<IObserver> observer) = 0;virtual void detach(std::shared_ptr<IObserver> observer) = 0;virtual void notifyObservers(const std::string& message) = 0;
};// 具体主题（ConcreteSubject）
class ConcreteSubject : public ISubject {
private:std::vector<std::shared_ptr<IObserver>> observers;public:void attach(std::shared_ptr<IObserver> observer) override {observers.push_back(observer);}void detach(std::shared_ptr<IObserver> observer) override {observers.erase(std::remove(observers.begin(), observers.end(), observer),observers.end());}void notifyObservers(const std::string& message) override {for (const auto& obs : observers) {obs->update(message);}}// 其他业务逻辑...
};// 具体观察者（ConcreteObserver）
class ConcreteObserver : public IObserver {
public:void update(const std::string& message) override {std::cout << "Observer received message: " << message << std::endl;// 在此处响应状态变更，执行观察者的相关操作}
};// 使用示例
int main() {ConcreteSubject subject;auto observer1 = std::make_shared<ConcreteObserver>();auto observer2 = std::make_shared<ConcreteObserver>();subject.attach(observer1);subject.attach(observer2);subject.notifyObservers("New State"); // 当状态变化时，所有观察者都会被通知return 0;
}

在这个改进版中，观察者列表现在存储的是指向观察者的智能指针，这样当观察者不再需要时，可以自动释放其占用的内存，有效防止了内存泄漏。同时，这也使得主题类与观察者之间的关系管理更加安全和可靠。

此外，观察者模式还可以与C++11/14/17的新特性结合起来，以更好地适应现代C++编程实践。例如：

Lambda 表达式：在某些情况下，你可以使用lambda表达式作为临时观察者，这样就不必为一次性任务专门创建一个类。例如：

subject.attach([&](const std::string& message) {std::cout << "Anonymous observer received message: " << message << std::endl;
});subject.notifyObservers("New State");

std::function 和 std::bind：如果你需要传递已经存在的函数或成员函数作为观察者，可以使用std::function和std::bind来包装这些函数。例如，假设你有一个打印日志的全局函数或类成员函数：

void logMessage(const std::string& message) {std::cout << "Log system received message: " << message << std::endl;
}// 全局函数
subject.attach(logMessage);// 成员函数，假设有一个Logger类
class Logger {
public:void log(const std::string& message) {std::cout << "Logger received message: " << message << std::endl;}
};Logger logger;
subject.attach(std::bind(&Logger::log, &logger, std::placeholders::_1));

通过这些现代C++特性的应用，观察者模式变得更加灵活，可以适应更多样化的场景和需求。同时，结合智能指针和其他内存管理工具，观察者模式的实现可以变得更安全、更易于维护。

除此之外，观察者模式还可以与C++17中的std::variant和std::visit配合使用，以处理不同类型的通知消息。例如，当主题拥有多种状态需要向观察者发送时，可以定义一个包含所有可能状态类型的std::variant变量：

#include <variant>enum class WeatherDataType { Temperature, Humidity, WindSpeed };struct WeatherData {WeatherDataType type;double value;
};class ConcreteSubject : public ISubject {// ...void notifyObservers(WeatherData data) override {for (const auto& obs : observers) {obs->update(data);}}
};class AdvancedObserver : public IObserver {
public:void update(const WeatherData& data) override {std::visit(overloaded{[&](const auto& value) {if (data.type == WeatherDataType::Temperature)handleTemperature(value);// 处理其他类型...},}, data.value);}private:void handleTemperature(double temp) {std::cout << "Received temperature update: " << temp << std::endl;}// 处理其他数据类型的方法...
};