C语言从句柄到对象 (八) —— 当对象会说话：观察者模式与事件链表

原创于 2026-01-01 18:51:46 发布 · 655 阅读

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#c语言 #观察者模式 #链表 #开发语言 #数据结构 #单片机 #stm32

C语言的架构进阶：从句柄到对象专栏收录该内容

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前言： 在之前的文章中，所有的调用方向都是 App -> Driver（比如 SetSpeed）。但在实际业务中，我们经常遇到反向需求：Driver -> App。

比如：当电机发生“过流堵转”故障时，驱动层需要通知上层。

UI 模块 需要弹窗报警。
Log 模块 需要记录日志。
控制模块 需要立即停机。

如果我们只用普通的“回调函数” SetCallback(func)，由于函数指针变量只有一个，你只能注册一个接收者。如果你注册了 UI，Log 就收不到了。

今天我们用 C 语言实现 观察者模式 (Observer Pattern)，实现 一对多 的事件通知。

一、定义观察者链表

我们需要一种机制，允许任意数量的模块“订阅”电机的事件。最简单的方法是使用 单向链表。

1.1 定义节点

我们在头文件中定义一个“观察者节点”。

// motor_driver.h

// 事件回调函数的原型
typedef void (*Motor_EventHandler)(Motor_Handle h, int event, void *ctx);

// 观察者节点
typedef struct Motor_Observer_Node {
Motor_EventHandler callback; // 谁来处理？
void *context; // 上下文 (传给回调的参数)
struct Motor_Observer_Node *next; // 指向下一个观察者
} Motor_Observer_t;

1.2 在对象中加入链表头

// motor_driver.c (内部结构体)

struct Motor_t {
// ... 其他属性 ...

// 【核心】观察者链表的头指针
Motor_Observer_t *observer_list;
};

二、注册与注销

我们需要提供 API，让外部模块把自己挂到链表上。

// motor_driver.c

// 注册观察者 (订阅)
// 注意：node 内存通常由调用者提供 (可以是静态变量)，避免驱动内部 malloc
void Motor_RegisterObserver(Motor_Handle h, Motor_Observer_t *node) {
struct Motor_t *p = &motor_pool[h];

// 头插法：把新节点直接插到链表最前面 (最简单)
OS_ENTER_CRITICAL(); // 链表操作要注意线程安全
node->next = p->observer_list;
p->observer_list = node;
OS_EXIT_CRITICAL();
}

三、发布事件 (Publish)

当电机驱动检测到故障时，它不需要知道谁关心这个故障，它只需要 “大吼一声”（遍历链表）。

// motor_driver.c (内部函数)

static void Notify_Observers(struct Motor_t *p, int event) {
// 从头开始遍历
Motor_Observer_t *curr = p->observer_list;

while (curr != NULL) {
// 调用回调函数
if (curr->callback) {
curr->callback(Get_Handle(p), event, curr->context);
}
// 找下一个
curr = curr->next;
}
}

// 中断服务函数或周期任务
void Motor_IRQ_Handler(void) {
// ... 检测到堵转 ...
Notify_Observers(current_motor, EVENT_OVER_CURRENT);
}

四、业务层怎么用？

现在，UI 模块和 Log 模块可以同时监听电机了。

// ui_module.c
static Motor_Observer_t ui_node; // 静态分配节点

void UI_OnMotorEvent(Motor_Handle h, int evt, void *ctx) {
if (evt == EVENT_OVER_CURRENT) ShowAlert("Motor Blocked!");
}

void UI_Init() {
ui_node.callback = UI_OnMotorEvent;
Motor_RegisterObserver(hMotor, &ui_node);
}

// log_module.c
static Motor_Observer_t log_node;

void Log_OnMotorEvent(Motor_Handle h, int evt, void *ctx) {
Log_Write("Motor Error: %d", evt);
}

void Log_Init() {
log_node.callback = Log_OnMotorEvent;
Motor_RegisterObserver(hMotor, &log_node); // 这里的注册互不影响
}

五、全剧终：C语言架构的尽头

至此，我们的《C语言从句柄到对象》专栏就真正做到了“滴水不漏”。

静态结构：句柄、封装、多态、继承。
动态行为：并发保护、事件分发。

这套方法论，基本上就是 Linux Kernel 和 大型嵌入式框架 (如 Zephyr/RT-Thread) 的设计缩影。掌握了这 8 篇文章，你眼中的 C 语言将不再是零散的语法，而是一门用来构建精密系统的艺术语言。

恭喜你，架构师之路，正式启程。

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* 本文为作者《嵌入式开发基础与工程实践》系列文之一。
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