C++中如何实现简单的观察者模式？(利用虚函数接口或函数指针)

用纯虚函数定义Observer接口最清晰，即声明virtual void update(const std::String& Event) = 0，强制子类实现，避免对象切片和运行时类型擦除，Subject用std::vector管理生命周期。

用纯虚函数定义 Observer 接口最清晰

虚函数接口是 c++ 观察者模式最常用、最符合面向对象语义的方式。关键在于把 update 声明为纯虚函数，强制子类实现，同时避免对象切片和运行时类型擦除问题。

常见错误是直接在基类里提供空的 update 实现（非纯虚），导致派生类忘记重写却无编译报错；或者用 std::function 替代接口，失去静态多态和零开销抽象的优势。

• Observer 基类只含一个纯虚函数 virtual void update(const std::string& event) = 0;
• Subject 持有 std::vector<:unique_ptr>>，避免裸指针生命周期失控
• 注册时用 std::move 转移所有权，禁止拷贝 Observer 对象（可删掉拷贝构造/赋值）
• 通知时遍历容器调用 obs->update(event)，多态分发由 vtable 完成，无额外开销

class Observer { public:     virtual ~Observer() = default;     virtual void update(const std::string& event) = 0; }; 
class Subject { std::vector> observers; public: void attach(std::unique_ptr obs) { observers.push_back(std::move(obs)); } void notify(const std::string& event) { for (const auto& obs : observers) { obs->update(event); } } };

用函数指针实现轻量级回调需注意调用约定

函数指针适合极简场景（比如嵌入式或性能敏感模块），但无法捕获对象状态，必须搭配上下文参数或静态成员函数使用。容易踩的坑是传入普通成员函数地址——它不是自由函数，不能直接转成 void(*)()。

若要绑定对象实例，必须用静态成员 + void* 上下文，或改用 std::function（但已偏离“函数指针”本意）。

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• 自由函数指针签名应为 void (*)(const char*, void*)，第二个参数用于传递 this
• 注册时保存函数指针和 void* 上下文，通知时一并传入
• 不能直接存 &MyClass::onUpdate —— 编译失败，成员函数指针与普通指针不兼容
• 相比虚函数，少了类型安全和自动内存管理，易出现悬空指针或类型误传

using Callback = void (*)(const char*, void*); 
class SubjectFP { struct Handler { Callback fn; void ctx; }; std::vector handlers; public: void attach(Callback fn, void ctx) { handlers.push_back({fn, ctx}); } void notify(const char* event) { for (const auto& h : handlers) { h.fn(event, h.ctx); } } };
// 使用示例： void log_update(const char e, void obj) { std::cout << "Log: " << e << "n"; }

std::function + Lambda 是折中方案，但有额外开销

如果需要捕获局部变量或快速原型验证，std::function 配合 lambda 最方便。但它底层可能触发堆分配（当闭包对象较大时），且每次调用有间接跳转开销，不适合高频通知路径。

另一个问题是生命周期管理：lambda 捕获局部变量后，若 Subject 生命周期长于该变量，就会变成悬空引用。必须确保捕获的是值（[=]）或显式延长依赖对象寿命。

• 声明容器为 std::vector<:function std::string>>
• 注册时可直接写 [&obj]() { obj.handle(); }，但注意 obj 必须比 Subject 活得久
• 比起虚函数，少了编译期多态，调试时栈帧更难追踪（内联受限）
• 如需零开销，应回退到虚函数接口；如需灵活性，接受这点开销也合理

观察者生命周期管理是核心难点

无论用哪种方式，最大的实际问题不是语法怎么写，而是谁负责销毁观察者、何时从 Subject 中移除。C++ 没有弱引用原语，std::weak_ptr 只适用于共享所有权场景，而多数观察者是独占或栈上对象。

虚函数方案中，Subject 持有 unique_ptr 表示强拥有，意味着观察者不能独立于 Subject 存活；函数指针方案则完全无所有权语义，全靠程序员手动保证有效性。这是所有 C++ 观察者实现中最容易出 bug 的地方。

• 不要让 Subject 持有裸指针或引用
• 若观察者是栈对象，注册前必须确认其作用域覆盖整个通知周期
• 提供 detach() 接口，允许观察者主动注销（需在 Observer 析构时调用）
• 考虑用信号槽库（如 libsigc++ 或 qt）替代手写，它们内置了连接管理和自动断连