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C++如何实现发布-订阅模式?(事件总线设计)

尼克

尼克

发布时间:2026-02-19 12:56:04

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来源于php中文网

原创

用std::function+std::vector实现事件总线需用shared_ptr/weak_ptr避免悬挂指针,单线程用vector即可,多线程需先拷贝回调列表再调用;取消订阅返回可调用句柄;泛型总线慎用type_index,推荐专用总线或hash_code键合unordered_map。

c++如何实现发布-订阅模式?(事件总线设计)

怎么用 std::function + std::vector 实现轻量事件总线

核心是把回调存起来,触发时遍历调用——不依赖第三方库,C++11 起就能写。关键不是“能不能”,而是“怎么避免悬挂指针”和“线程安全怎么妥协”。

常见错误现象:std::bad_function_call 抛出、程序崩溃在 notify() 里、订阅者析构后还被调用。

  • std::shared_ptr 包裹可调用对象(比如 std::shared_ptr<:function>></:function>),或用 weak_ptr 管理生命周期,避免裸指针/引用悬挂
  • 订阅时返回一个 std::function<void></void> 类型的取消句柄,内部调用 erase;别直接暴露容器迭代器(容易失效)
  • 如果只在单线程用,std::vector 足够;多线程场景下,至少给容器加 mutable std::mutex,但别锁整个 notify() ——先拷贝回调列表再解锁,再逐个调用

示例:订阅时返回取消函数

auto sub = bus.subscribe<int>([](int x) { std::cout << x; });<br>sub(); // 取消订阅

为什么不能直接用 std::map<:type_index ...></:type_index> 做多类型事件

可以存,但类型擦除成本高,且 std::type_index 不支持跨编译单元稳定比较(尤其开启 LTO 或不同 DLL 时)。更实际的问题是:你没法静态检查某个事件类型是否被注册过,调试时只能靠运行时报错。

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使用场景:需要统一管理多种事件,但又不想为每种类型写单独总线实例。

  • 改用 std::unordered_map<const void std::any></const>,用 typeid(T).hash_code() 当 key,比 std::type_index 更可靠
  • 或者干脆放弃“泛型总线”,为高频事件类型(如 MouseClickEventConfigReloaded)各建一个专用总线类,类型安全、无运行时开销
  • 若必须泛型,确保所有事件类型定义在同一个翻译单元,或用 constexpr 字符串哈希替代 type_index

std::function 捕获 lambda 导致内存泄漏的典型条件

不是 std::function 本身泄漏,而是它捕获了堆对象(比如 this)且没被及时取消订阅。只要对象销毁了,总线里还留着对它的引用,下次通知就踩内存。

常见错误现象:程序退出前出现 double free、ASan 报 heap-use-after-free、断点停在 lambda 体里但 this 是野指针。

  • 成员函数订阅必须显式传 shared_from_this(),且类继承 std::enable_shared_from_this
  • 避免捕获局部变量地址(比如 &local_var),除非你能 100% 确保回调执行时机早于局部作用域结束
  • std::weak_ptr 包裹 this,在 lambda 内部先 lock(),失败则直接 return —— 这是最稳妥的弱引用模式

要不要支持同步/异步通知?关键看调用上下文

异步通知不是“加个 std::async”就行。真正要问的是:通知者能否承受延迟?被通知者是否允许重入?事件处理是否可能阻塞?

性能影响:同步通知零额外开销;异步通知涉及线程调度、队列锁、内存分配,延迟不可控,且容易引发优先级反转。

  • GUI 事件(如按钮点击)必须同步,否则 UI 响应卡顿或状态错乱
  • 日志、埋点类事件适合异步,但要用无锁队列(如 moodycamel::ConcurrentQueue),别用 std::queue + mutex
  • 如果业务逻辑本身已在线程池中运行,再套一层异步只会增加上下文切换,不如直接同步调用

复杂点永远在生命周期管理——哪怕你把所有技术细节都做对了,只要有一个订阅者忘了取消,或者用错了 shared_ptr 的构造方式,整条链就不可靠。

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