C语言设计-观察者模式

1、定义

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，当主题对象状态发生变化时，会自动通知所有观察者对象进行更新操作。观察者模式也被称为发布-订阅（Publish-Subscribe）模式。

在观察者模式中，有两个核心角色：主题（Subject）和观察者（Observer）。主题维护一个观察者列表，并提供了注册、删除、通知观察者等接口；而观察者则通过实现更新（Update）接口来接收主题的通知并进行相应的处理。

2、原理

观察者模式的原理是通过使用面向对象的编程思想，将观察者与主题解耦，使得它们之间的依赖关系更加灵活。主题只需要维护一个观察者列表，并提供通知观察者的接口即可，而观察者则可以根据需要随时注册或取消注册对主题的监听。当主题状态发生变化时，主题会自动调用所有观察者的更新接口，从而实现了观察者模式的功能。

3、适用场景

观察者模式适用于以下场景：

1. 当一个对象的改变需要同时改变其他对象的时候，可以使用观察者模式。例如，在一个图形界面程序中，当用户修改某个控件的值时，需要更新其他相关的控件。

2. 当一个对象的改变需要通知其他多个对象，并且这些对象之间没有紧密耦合关系的时候，可以使用观察者模式。例如，在一个游戏中，当玩家得分发生变化时，需要通知所有其他玩家进行更新。

3. 当一个对象的改变需要触发一系列连锁反应的时候，可以使用观察者模式。例如，在一个企业系统中，当某个员工的信息发生变化时，需要自动更新其所属部门、岗位等相关信息。

总之，观察者模式可以帮助我们更好地管理对象之间的依赖关系，实现松耦合的设计，提高代码的可维护性和可扩展性。

4、示例

下面是一个简单的观察者模式的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_OBSERVERS 10

typedef struct observer_t observer_t;
typedef struct subject_t subject_t;

struct observer_t {
    void (*update)(observer_t*, int);
};

struct subject_t {
    observer_t* observers[MAX_OBSERVERS];
    int num_observers;
    int state;
};

void register_observer(subject_t* subject, observer_t* observer) {
    if (subject->num_observers < MAX_OBSERVERS) {
        subject->observers[subject->num_observers++] = observer;
    }
}

void notify_observers(subject_t* subject) {
    for (int i = 0; i < subject->num_observers; i++) {
        observer_t* observer = subject->observers[i];
        observer->update(observer, subject->state);
    }
}

void set_state(subject_t* subject, int state) {
    subject->state = state;
    notify_observers(subject);
}

void update(observer_t* observer, int state) {
    printf("Observer %p received update: %d\n", observer, state);
}

int main() {
    subject_t subject;
    observer_t observer1 = { .update = update };
    observer_t observer2 = { .update = update };

    register_observer(&subject, &observer1);
    register_observer(&subject, &observer2);

    set_state(&subject, 42);

    return 0;
}

 

 

这个示例代码中，我们定义了两个结构体：observer_t表示观察者，subject_t表示主题。每个观察者都有一个update函数，当主题的状态发生变化时，会调用所有观察者的update函数。主题可以通过register_observer函数注册观察者，并通过set_state函数设置自己的状态并通知所有观察者。

在main函数中，我们创建了一个主题对象和两个观察者对象，并将观察者对象注册到主题对象中。然后我们设置主题对象的状态为42，这将导致所有观察者对象的update函数被调用，并输出相应的消息。

要编译这个示例代码，可以使用以下命令：

gcc -o observer observer.c

 

运行程序：

./observer

输出：

Observer 0x7ffd18df31b8 received update: 42
Observer 0x7ffd18df31c0 received update: 42

说明两个观察者都成功接收到了主题对象的状态更新通知。