观察者模式通过Subject维护Observer列表实现一对多依赖，当状态变化时自动通知所有观察者；示例中Subject用vector存储Observer指针，调用notify()触发update()方法；运行结果表明添加的观察者能收到状态更新，移除后不再接收；改进可使用智能指针避免内存问题，增加线程安全和泛型支持。
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，所有依赖它的对象都会自动收到通知。在C++中，可以通过抽象基类和指针或引用管理观察者来实现这一模式。
观察者模式的核心角色
观察者模式通常包含两个主要角色：
- Subject（被观察者）：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，被观察者状态变化时调用该接口。
基本实现步骤
下面是一个简单的C++示例，展示如何实现观察者模式。
// Observer.h
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#ifndef OBSERVER_H
#define OBSERVER_H
#include
class Subject;
class Observer {
public:
virtual ~Observer() = default;
virtual void update(const std::string& message) = 0;
};
#endif // OBSERVER_H
// Subject.h
#ifndef SUBJECT_H
#define SUBJECT_H
#include
#include
class Observer;
class Subject {
private:
std::vector
std::string state;
public:
void attach(Observer* observer);
void detach(Observer* observer);
void notify();
void setState(const std::string& s);
std::string getState() const;
};
#endif // SUBJECT_H
// Subject.cpp
#include "Subject.h"
#include "Observer.h"
void Subject::attach(Observer* observer) {
observers.push_back(observer);
}
void Subject::detach(Observer* observer) {
auto it = std::find(observers.begin(), observers.end(), observer);
if (it != observers.end()) {
observers.erase(it);
}
}
void Subject::notify() {
for (auto* obs : observers) {
obs->update(state);
}
}
void Subject::setState(const std::string& s) {
state = s;
notify();
}
std::string Subject::getState() const {
return state;
}
// ConcreteObserver.h
#ifndef CONCRETEOBSERVER_H
#define CONCRETEOBSERVER_H
#include "Observer.h"
#include
class ConcreteObserver : public Observer {
private:
std::string name;
public:
ConcreteObserver(const std::string& n);
void update(const std::string& message) override;
};
#endif // CONCRETEOBSERVER_H
// ConcreteObserver.cpp
#include "ConcreteObserver.h"
#include iostream>
ConcreteObserver::ConcreteObserver(const std::string& n) : name(n) {}
void ConcreteObserver::update(const std::string& message) {
std::cout
}
// main.cpp
#include "Subject.h"
#include "ConcreteObserver.h"
int main() {
Subject subject;
ConcreteObserver observer1("观察者1");
ConcreteObserver observer2("观察者2");
subject.attach(&observer1);
subject.attach(&observer2);
subject.setState("状态已更新！");
subject.detach(&observer1);
subject.setState("第二次更新");
return 0;
}
运行结果说明
程序输出如下：
观察者1 收到通知: 状态已更新！ 观察者2 收到通知: 状态已更新！ 观察者2 收到通知: 第二次更新
第一次设置状态时，两个观察者都收到通知；移除observer1后，只有observer2收到后续通知。
注意事项与改进方向
当前实现使用裸指针管理观察者，存在潜在的内存安全问题。在实际项目中可以考虑以下改进：
- 使用
std::weak_ptr配合std::shared_ptr避免悬挂指针。 - Subject可增加线程安全机制，适用于多线程环境。
- 通过模板实现泛型观察者，提高复用性。
基本上就这些。这个模式特别适合事件处理系统、GUI组件通信或数据模型与视图同步等场景。
