1.14 Observer 之谬

本章§1.8 把shared_ptr/weak_ptr 应用到Observer 模式中，部分解决了其线程安全问题。我用Observer 举例，因为这是一个广为人知的设计模式，但是它有本质的问题。

Observer 模式的本质问题在于其面向对象的设计。换句话说，我认为正是面向对象（OO）本身造成了Observer 的缺点。Observer 是基类，这带来了非常强的耦合，强度仅次于友元（friend）。这种耦合不仅限制了成员函数的名字、参数、返回值，还限制了成员函数所属的类型（必须是Observer 的派生类）。

Observer class 是基类，这意味着如果Foo 想要观察两个类型的事件（比如时钟和温度），需要使用多继承。这还不是最糟糕的，如果要重复观察同一类型的事件（比如1 秒一次的心跳和30 秒一次的自检），就要用到一些伎俩来work around，因为不能从一个Base class 继承两次。

现在的语言一般可以绕过Observer 模式的限制，比如Java 可以用匿名内部类，Java 8 用Closure，C# 用delegate，C++(www.cppentry.com) 用boost::function/ boost::bind 2。

在C++(www.cppentry.com) 里为了替换Observer，可以用Signal/Slots，我指的不是QT 那种靠语言扩展的实现，而是完全靠标准库实现的thread safe、race condition free、threadcontention free 的Signal/Slots，并且不强制要求shared_ptr 来管理对象，也就是说完全解决了§1.8 列出的Observer 遗留问题。这会用到§2.8 介绍的“借shared_ptr实现copy-on-write”技术。

在C++(www.cppentry.com)11 中，借助variadic template，实现最简单（trivial）的一对多回调可谓不费吹灰之力，代码如下。

recipes/thread/SignalSlotTrivial.h  
template<typename Signature> 
class SignalTrivial;  
// NOT thread safe !!!  
template <typename RET, typename... ARGS> 
class SignalTrivial<RET(ARGS...)> 
{  
public:  
typedef std::function<void (ARGS...)> Functor;  
void connect(Functor&& func)  
{  
functors_.push_back(std::forward<Functor>(func));  
}  
void call(ARGS&&... args)  
{  
for (const Functor& f: functors_)  
{  
f(args...);  
}  
}  
private:  
std::vector<Functor> functors_;  
};  
recipes/thread/SignalSlotTrivial.h 

我们不难把以上基本实现扩展为线程安全的Signal/Slots，并且在Slot 析构时自动unregister。有兴趣的读者可仔细阅读完整实现的代码（recipes/thread/SignalSlot.h）。

结语

《C++(www.cppentry.com) 沉思录》（Ruminations on C++(www.cppentry.com) 中文版）的附录是王曦和孟岩对作者夫妇二人的采访，在被问到“请给我们三个你们认为最重要的建议”时，Koenig 和Moo 的第一个建议是“避免使用指针”。我2003 年读到这段时，理解不深，觉得固然使用指针容易造成内存方面的问题，但是完全不用也是做不到的，毕竟C++(www.cppentry.com) 的多态要通过指针或引用来起效。6 年之后重新拾起来，发现大师的观点何其深刻，不免掩卷长叹。

这本书详细地介绍了handle/body idiom，这是编写大型C++(www.cppentry.com) 程序的必备技术，也是实现物理隔离的“法宝”，值得细读。

目前来看，用shared_ptr 来管理资源在国内C++(www.cppentry.com) 界似乎并不是一种主流做法，很多人排斥智能指针，视其为“洪水猛兽”（这或许受了auto_ptr 的垃圾设计的影响）。据我所知，很多C++(www.cppentry.com) 项目还是手动管理内存和资源，因此我觉得有必要把我认为好的做法分享出来，让更多的人尝试并采纳。我觉得shared_ptr 对于编写线程安全的C++(www.cppentry.com) 程序是至关重要的，不然就得“土法炼钢”，自己“重新发明轮子”。这让我想起了2001 年前后STL 刚刚传入国内，大家也是很犹豫，觉得它性能不高，使用不便，还不如自己造的容器类。10 年过去了，现在STL 已经是主流，大家也适应了迭代器、容器、算法、适配器、仿函数这些“新”名词、“新”技术，开始在项目中普遍使用（至少用vector 代替数组嘛）。我希望，几年之后人们回头看本章内容，觉得“怎么讲的都是常识”，那我的写作目的也就达到了。