C++如何实现一个观察者设计模式？（代码示例）

尼克 2025-12-30 00:00:00 次阅读

观察者模式在C++中通过抽象基类定义Observer接口并用容器管理观察者，Subject持有一组Observer智能指针，在状态变化时调用其update()实现松耦合；Observer需继承含纯虚update()的基类，Subject用vector维护列表，提供注册、移除和通知功能。

观察者模式（Observer Pattern）在 C++ 中可以通过抽象基类定义接口，用容器管理多个观察者，再通过通知机制实现松耦合的事件响应。核心是让被观察者（Subject）持有一组观察者（Observer）指针，并在状态变化时调用它们的更新方法。

定义观察者接口

所有观察者需继承统一接口，确保被观察者能以多态方式调用其 update() 方法：

class Observer {
public:
    virtual ~Observer() = default;
    virtual void update(const std::string& message) = 0;
};

实现被观察者基类（Subject）

维护观察者列表，提供注册、移除和通知功能。使用 std::vector 存储智能指针（如 std::shared_ptr），避免裸指针生命周期问题：

#include 
#include 
#include 

class Subject {
protected:
    std::vector> observers;

public:
    void attach(std::shared_ptr obs) {
        if (obs) observers.push_back(obs);
    }

    void detach(std::shared_ptr obs) {
        observers.erase(
            std::remove(observers.begin(), observers.end(), obs),
            observers.end()
        );
    }

    void notify(const std::string& message) {
        for (const auto& obs : observers) {
            if (obs) obs->update(message);
        }
    }
};

具体被观察者与观察者实现

例如一个温度传感器（TemperatureSensor）作为被观察者，两个不同用途的观察者（日志记录器、显示屏）响应变化：

class TemperatureSensor : public Subject {
private:
    double temperature = 0.0;

public:
    void setTemperature(double temp) {
        temperature = temp;
        notify("Temperature changed to " + std::to_string(temp) + "°C");
    }
};

class Logger : public Observer {
public:
    void update(const std::string& message) override {
        std::cout << "[LOG] " << message << std::endl;
    }
};

class Display : public Observer {
public:
    void update(const std::string& message) override {
        std::cout << "[DISPLAY] " << message << std::endl;
    }
};

使用示例

组合对象并触发通知：

int main() {
    TemperatureSensor sensor;
    auto logger = std::make_shared();
    auto display = std::make_shared();

    sensor.attach(logger);
    sensor.attach(display);

    sensor.setTemperature(25.5); // 输出两条消息
    sensor.detach(logger);
    sensor.setTemperature(26.0); // 只有 display 响应

    return 0;
}

注意点：使用 std::shared_ptr 管理观察者生命周期更安全；若观察者可能早于被观察者销毁，可改用 std::weak_ptr 配合检查；C++17 后也可考虑用 std::any 或模板支持泛型通知数据，但基础版本保持简单清晰即可。