C++轻量级线程安全发布-订阅系统由Publisher、Subscriber和MessageCenter三部分构成,通过字符串主题解耦模块,用mutex保护订阅表、消息队列实现发布与分发分离,支持泛型模板和值拷贝/智能指针管理数据生命周期。

用C++实现一个简单的发布-订阅系统,核心是让模块之间不直接调用、不互相持有指针,靠“主题(Topic)”中转消息。它不是必须用网络或第三方库,纯内存+线程安全的轻量级设计就能满足多数本地模块通信需求。
关键结构:三要素缺一不可
一个可运行的最小Pub/Sub系统,至少包含:
-
Publisher(发布者):只管调用
Publish("topic_name", data),不关心谁收、收几次 -
Subscriber(订阅者):调用
Subscribe("topic_name")表达兴趣,再实现自己的OnMessage()处理逻辑 - MessageCenter(消息中心):全局单例,负责存主题→订阅者映射表、缓存待发消息、分发时加锁防竞争
线程安全怎么处理?别硬上mutex锁全函数
常见误区是给整个 Publish() 加大锁,导致高频发布时阻塞严重。更合理的做法是:
- 订阅/退订操作用
std::mutex保护内部映射表(std::map<:string std::vector>>) - 发布时把消息拷贝进队列(如
std::queue),只锁入队那段 - 分发逻辑放在独立线程里跑,从队列取、查表、遍历通知——这步可不加锁,只要确保队列读写分离
主题(Topic)用字符串还是类型?推荐字符串+泛型模板组合
初学者容易纠结“该不该用 std::type_info 当主题”。实际开发中,字符串主题更灵活:
立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;
- UI更新、日志上报、配置变更等场景,天然适合语义化命名,比如
"ui.health_bar"或"cfg.language" - 若想兼顾类型安全,可在模板化 Publisher 中封装:
template内部自动序列化为void Publish(const std::string& topic, const T& data); std::vector+ 类型名哈希,订阅端按需反解 - 避免用裸指针传数据;统一走值拷贝或
std::shared_ptr管理生命周期
不依赖ROS、ZeroMQ也能跑起来:一个50行核心示意
下面这段是真正能编译运行的骨架(已省略头文件和细节错误处理):
class MessageCenter {
static MessageCenter* s_instance;
std::mutex m_sub_mutex;
std::map>> m_subs;
public:
static MessageCenter& Get() { return *s_instance; }
void Subscribe(const std::string& t, std::function cb) {
std::lock_guard lk(m_sub_mutex);
m_subs[t].push_back(cb);
}
void Publish(const std::string& t, void* data) {
auto it = m_subs.find(t);
if (it != m_subs.end())
for (auto& cb : it->second) cb(data);
}
};
使用时:MessageCenter::Get().Subscribe("player.hit", [](void* d){ /* 播放音效 */ });MessageCenter::Get().Publish("player.hit", &damage_value);
基本上就这些。不需要宏、不依赖外部构建系统,编译进任意C++17项目都能立刻用上。重点不在代码行数,而在“谁发、谁收、谁中转”三者职责彻底分开。











