【设计模式】观察者模式及函数式编程的替代C++

本文介绍观察者模式以及使用函数式编程替代简单的策略模式。

观察者模式

观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，其所有依赖者都会收到通知并自动更新。

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer
Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的对象。观察者模式属于行为型模式。

简单来说，观察者模式需要多个对象观察同一个对象，被观察的对象称为Subject（主题），Subject需要完成观察者的注册（attach），注销（detach）和通知（notify）三个操作。
观察者模式，图片来自菜鸟教程
首先实现一个公共的Observer父类，这个父类只有一个纯虚函数，用来更新自身状态：

struct Observer
{
public:virtual void update() = 0;
};

两个具体的类，实现 update 函数：

struct ConcreteObserver : Observer
{
public:void update() override{std::cout << "State updated!" << std::endl;}
};struct ConcreteObserver2 : Observer
{
public:void update() override{std::cout << "State updated! 2" << std::endl;}
};

接下来实现被观察者公共类，包含添加、删除、通知所有观察者三个接口：

struct Subject
{
public:virtual void attach(Observer *observer) = 0;virtual void detach(Observer *observer) = 0;virtual void notify() = 0;
};

具体的被观察者类，实现这三个接口：

struct ConcreteSubject : Subject
{
public:void attach(Observer *observer) override{observers.push_back(observer);}void detach(Observer *observer) override{for (auto it = observers.begin(); it != observers.end(); it++){if (*it == observer){observers.erase(it);break;}}}void notify() override{for (auto &observer : observers){observer->update();}}private:std::vector<Observer *> observers;
};

测试代码如下：

int main()
{ConcreteSubject subject;ConcreteObserver observer1;ConcreteObserver2 observer2;subject.attach(&observer1);subject.attach(&observer2);subject.notify();subject.detach(&observer1);subject.notify();
}

函数式编程下的观察者模式

首先需要介绍下C语言的函数指针。所谓函数指针即定义一个指向函数的指针变量，格式如下：

typedef void (*Callback)();

这样就定义了一个变量名为Callback的指针变量，指向一个参数为void，返回值也为void的函数。我们用这种指针变量，就能将整个观察者类改成函数。

两个观察者函数：

void callback1()
{std::cout << "State updated!" << std::endl;
}void callback2()
{std::cout << "State updated! 2" << std::endl;
}

被观察的类。原先调用观察者类的地方全部改为函数调用：

struct ConcreteSubject
{
public:void attach(Callback callback){observers.push_back(callback);}void detach(Callback callback){for (auto it = observers.begin(); it != observers.end(); it++){if (*it == callback){observers.erase(it);break;}}}void notify(){for (auto &observer : observers){observer();}}private:std::vector<Callback> observers;
};