用C++11打造智能观察者模式：详解实现步骤完整示例代码("C++11实现智能观察者模式：详细步骤与完整示例代码解析")

一、引言

观察者模式是一种行为设计模式，它定义了一种一对多的依赖性关系，当一个对象的状态出现变化时，所有依赖性于该对象的对象都会收到通知并自动更新。在C++中，实现观察者模式通常需要处理对象之间的引用计数和内存管理。C++11引入了智能指针，如shared_ptr和weak_ptr，允许内存管理更加保险和高效。本文将详细介绍怎样使用C++11的智能指针实现智能观察者模式，并给出完整的示例代码。

二、智能观察者模式的基本概念

智能观察者模式是指在观察者模式在出现的同时，利用智能指针来管理观察者和被观察者之间的依赖性关系。这样，当被观察者销毁时，所有观察者也会自动销毁，避免了内存泄漏和野指针的问题。下面是智能观察者模式的基本组成部分：

• 被观察者（Subject）：维护观察者列表，并负责通知观察者。
• 观察者（Observer）：接收被观察者的通知，并更新自身状态。
• 观察者管理器（Observer Manager）：管理观察者列表，利用智能指针维护观察者生命周期的。

三、实现智能观察者模式的步骤

下面是使用C++11实现智能观察者模式的详细步骤：

步骤1：定义观察者接口

首先，我们需要定义一个观察者接口，它包含一个更新方法。

class IObserver {
public:
    virtual ~IObserver() {}
    virtual void update() = 0; // 纯虚函数，用于更新观察者状态
};

步骤2：定义被观察者接口

被观察者接口包含注册和注销观察者的方法。

class ISubject {
public:
    virtual ~ISubject() {}
    virtual void attach(IObserverPtr observer) = 0; // 注册观察者
    virtual void detach(IObserverPtr observer) = 0; // 注销观察者
    virtual void notify() = 0; // 通知所有观察者
};

步骤3：实现具体的观察者类

具体的观察者类实现了更新方法，可以利用需要添加额外的状态和行为。

class ConcreteObserver : public IObserver {
public:
    void update() override {
        // 更新观察者状态
        std::cout << "Observer updated." << std::endl;
    }
};

步骤4：实现具体的被观察者类

具体的被观察者类维护观察者列表，并在状态变化时通知所有观察者。

class ConcreteSubject : public ISubject {
private:
    std::list observers; // 观察者列表
public:
    void attach(IObserverPtr observer) override {
        observers.push_back(observer);
    }
    void detach(IObserverPtr observer) override {
        observers.remove(observer);
    }
    void notify() override {
        for (const auto& observer : observers) {
            observer->update();
        }
    }
};

步骤5：实现观察者管理器

观察者管理器使用智能指针来管理观察者列表，确保观察者的生命周期得到正确管理。

class ObserverManager {
private:
    std::list observers; // 观察者列表
public:
    void attach(IObserverPtr observer) {
        observers.push_back(observer);
    }
    void detach(IObserverPtr observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    ~ObserverManager() {
        // 自动销毁所有观察者
    }
};

四、完整的示例代码

下面是使用C++11实现智能观察者模式的完整示例代码：

#include 
#include 
#include 
// 观察者接口
class IObserver {
public:
    virtual ~IObserver() {}
    virtual void update() = 0;
};
// 被观察者接口
class ISubject {
public:
    virtual ~ISubject() {}
    virtual void attach(IObserverPtr observer) = 0;
    virtual void detach(IObserverPtr observer) = 0;
    virtual void notify() = 0;
};
// 具体的观察者类
class ConcreteObserver : public IObserver {
public:
    void update() override {
        std::cout << "Observer updated." << std::endl;
    }
};
// 具体的被观察者类
class ConcreteSubject : public ISubject {
private:
    std::list observers;
public:
    void attach(IObserverPtr observer) override {
        observers.push_back(observer);
    }
    void detach(IObserverPtr observer) override {
        observers.remove(observer);
    }
    void notify() override {
        for (const auto& observer : observers) {
            observer->update();
        }
    }
};
// 观察者指针类型定义
typedef std::shared_ptr IObserverPtr;
// 观察者管理器
class ObserverManager {
private:
    std::list observers;
public:
    void attach(IObserverPtr observer) {
        observers.push_back(observer);
    }
    void detach(IObserverPtr observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    ~ObserverManager() {
        // 自动销毁所有观察者
    }
};
int main() {
    ObserverManager manager;
    ConcreteSubject subject;
    // 创建观察者并注册到被观察者
    IObserverPtr observer1 = std::make_shared();
    IObserverPtr observer2 = std::make_shared();
    subject.attach(observer1);
    subject.attach(observer2);
    // 通知观察者
    subject.notify();
    // 注销观察者
    subject.detach(observer1);
    // 再次通知观察者
    subject.notify();
    return 0;
}

五、总结

本文详细介绍了怎样使用C++11实现智能观察者模式，包括定义观察者和被观察者接口、实现具体的观察者和被观察者类、以及观察者管理器的实现。通过使用智能指针，我们能够自动管理观察者的生命周期，从而避免内存泄漏和野指针问题。智能观察者模式在许多应用场景中都非常有用，特别是在需要动态添加和删除观察者的情况下。

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