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有了域名搭建网站详细步骤,wordpress全部404,网店开店流程,华为产品开发流程WebRTC 信号槽机制#xff1a;当 C 遇上观察者模式#xff0c;代码解耦的优雅之道 本文所有源码均基于 WebRTC M85 (branch-heads/4183) 版本进行分析。 一、引言#xff1a;一个让人困惑的 connect 调用 在阅读 WebRTC 源码时#xff0c;你可能会频繁遇到这样的代码…WebRTC 信号槽机制当 C 遇上观察者模式代码解耦的优雅之道本文所有源码均基于 WebRTC M85 (branch-heads/4183) 版本进行分析。一、引言一个让人困惑的 connect 调用在阅读 WebRTC 源码时你可能会频繁遇到这样的代码// PeerConnection 继承自 sigslot::has_slotsboolPeerConnection::Initialize(/* args... */){// ...transport_controller_.reset(newJsepTransportController(/* args... */));transport_controller_-SignalIceConnectionState.connect(this,PeerConnection::OnTransportControllerConnectionState);// ...}如果你不是 C 老手第一次看到这段代码可能会满头问号SignalIceConnectionState是什么看起来像个成员变量但后面又调用了 .connect()connect 在做什么传入this和一个成员函数指针这是什么操作为什么PeerConnection要继承sigslot::has_slots这个基类有什么魔力这和普通的回调函数有什么区别为什么不直接传一个std::function带着这些疑问让我们一起揭开sigslot信号槽机制的神秘面纱。剧透一下答案这套机制的核心价值是——安全、解耦、优雅。二、信号槽的基本概念2.1 什么是信号槽信号槽是一种事件驱动的编程模式核心思想非常简单Signal信号事件的发送方。当某件事发生时信号被发射出去。Slot槽事件的接收方。槽是一个函数当它连接的信号被发射时槽函数会被调用。connect将槽连接到信号上建立订阅关系。emit发射信号触发所有已连接的槽。用一句话概括信号槽就是观察者模式的一种优雅实现。2.2 类比其他语言/框架如果你有其他语言背景可以这样理解语言/框架类似机制特点Qt (C)signals/slots需要 MOC 预处理器功能最强大JavaScriptEventEmitter.on(event, callback)运行时动态无类型检查JavaObservable/Observer或Listener接口需要定义接口较冗长C#eventdelegate语言级支持语法简洁Gochannel更偏向 CSP 模型不完全等价WebRTC 使用的 sigslot 库有一个显著特点纯 C 模板实现不依赖任何预处理器或运行时反射。这意味着编译期类型检查类型不匹配直接报错零运行时开销相比 Qt 的 MOC只需包含一个头文件无额外依赖。三、sigslot 的使用方式让我们通过一个完整的例子理解 sigslot 是如何工作的。3.1 定义信号发送方#includertc_base/third_party/sigslot/sigslot.hclassJsepTransportController{public:// 定义一个信号携带 1 个参数IceConnectionState// signal1 表示 1 个参数signal2 表示 2 个参数以此类推sigslot::signal1cricket::IceConnectionStateSignalIceConnectionState;voidOnInternalStateChanged(cricket::IceConnectionState new_state){// 当内部状态变化时发射信号// 所有连接到这个信号的槽都会被调用SignalIceConnectionState(new_state);// 等价于SignalIceConnectionState.emit(new_state);}};关键点sigslot::signal1T是一个模板类T是信号携带的参数类型。signal0表示无参数signal1T表示 1 个参数signal2T1, T2表示 2 个参数…信号对象重载了operator()所以SignalIceConnectionState(state)实际上调用的是emit(state)。3.2 连接槽接收方// 接收方必须继承 sigslot::has_slotsclassPeerConnection:publicsigslot::has_slots{public:boolInitialize(){transport_controller_.reset(newJsepTransportController());// 连接信号和槽// 参数1接收回调的对象指针this// 参数2成员函数指针transport_controller_-SignalIceConnectionState.connect(this,PeerConnection::OnTransportControllerConnectionState);returntrue;}// 槽函数当信号发射时这个函数会被调用voidOnTransportControllerConnectionState(cricket::IceConnectionState state){// 处理 ICE 连接状态变化RTC_LOG(LS_INFO)ICE connection state changed to: state;UpdateConnectionState(state);}private:std::unique_ptrJsepTransportControllertransport_controller_;};关键点接收方必须继承sigslot::has_slots后面会解释为什么。connect 接收两个参数对象指针和成员函数指针。槽函数的签名必须与信号的参数类型匹配编译期检查。3.3 断开连接// 手动断开特定信号transport_controller_-SignalIceConnectionState.disconnect(this);// 或者断开某个对象的所有连接transport_controller_-SignalIceConnectionState.disconnect_all();但实际上你很少需要手动调用disconnect——这正是has_slots的魔力所在。四、为什么要继承has_slots——资源自动管理的秘密这是 sigslot 设计中最精妙的部分也是很多初学者忽略的关键。4.1 问题野指针崩溃假设我们不使用has_slots会发生什么classBadObserver{// 没有继承 has_slotspublic:voidOnStateChanged(intstate){std::coutState: statestd::endl;}};voidexample(){sigslot::signal1intsignal;{BadObserver observer;signal.connect(observer,BadObserver::OnStateChanged);}// observer 在这里被销毁signal(42);// 崩溃信号试图调用已销毁对象的方法}问题的本质信号内部保存了observer的指针但observer已经被销毁这个指针变成了野指针。4.2 传统解决方案的痛点你可能会想那我在析构函数里手动disconnect不就行了classManualObserver{public:~ManualObserver(){signal_-disconnect(this);// 手动断开}voidSubscribe(sigslot::signal1int*signal){signal_signal;signal_-connect(this,ManualObserver::OnStateChanged);}private:sigslot::signal1int*signal_;};这种方式有几个问题容易遗漏如果连接了多个信号每个都要记得断开。代码冗余每个观察者类都要写类似的析构逻辑。维护困难新增信号连接时容易忘记在析构函数里添加对应的断开。4.3 sigslot 的优雅方案sigslot::has_slots的设计彻底解决了这个问题classGoodObserver:publicsigslot::has_slots{public:// 不需要手动 disconnect// has_slots 的析构函数会自动处理voidOnStateChanged(intstate){std::coutState: statestd::endl;}};它是怎么做到的has_slots内部维护了一个已连接信号的列表。整个流程如下┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ connect() 时 │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ 1. signal 将 slot 加入自己的回调列表 │ │ 2. slot (has_slots) 将 signal 加入自己的已连接信号列表 │ │ │ │ ┌──────────┐ ┌──────────────┐ │ │ │ Signal │ ──────► │ has_slots │ │ │ │ 回调列表 │ ◄────── │ 已连接信号列表 │ │ │ └──────────┘ └──────────────┘ │ │ │ │ │ │ ▼ ▼ │ │ [slot1, slot2] [signal1, signal2] │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ has_slots 析构时 │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ 1. 遍历已连接信号列表 │ │ 2. 对每个 signal 调用 disconnect(this) │ │ 3. signal 从自己的回调列表中移除这个 slot │ │ │ │ 结果信号不再持有已销毁对象的指针不会野指针崩溃 │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘这正是 RAII 思想在事件系统中的应用资源获取连接关系发生在 connect() 时资源释放断开连接发生在has_slots析构时程序员不需要手动管理编译器保证析构函数一定会被调用。4.4 源码一窥让我们看看has_slots的核心实现简化版// sigslot.h (简化)classhas_slots_interface{public:virtual~has_slots_interface(){}virtualvoidsignal_connect(_signal_base_interface*sender)0;virtualvoidsignal_disconnect(_signal_base_interface*sender)0;virtualvoiddisconnect_all()0;};templateclassmt_policySIGSLOT_DEFAULT_MT_POLICYclasshas_slots:publichas_slots_interface{public:has_slots(){}~has_slots(){disconnect_all();// 析构时自动断开所有连接}voidsignal_connect(_signal_base_interface*sender){m_senders.insert(sender);// 记录已连接的信号}voidsignal_disconnect(_signal_base_interface*sender){m_senders.erase(sender);}voiddisconnect_all(){// 遍历所有已连接的信号逐一断开for(auto*sender:m_senders){sender-slot_disconnect(this);}m_senders.clear();}private:std::set_signal_base_interface*m_senders;// 已连接信号列表};核心就是那一行disconnect_all()——在析构函数里自动调用确保所有连接被正确清理。五、线程安全当信号槽遇上多线程在多线程环境下信号槽机制面临新的挑战如果多个线程同时发射同一个信号会发生什么如果在回调执行过程中另一个线程调用了 connect 或disconnect会发生什么5.1 sigslot 的解决方案mt_policysigslot 通过模板参数mt_policy多线程策略来处理线程安全templateclassmt_policy,typename...Argsclasssignal_with_thread_policy:public_signal_basemt_policy{voidemit(Args...args){lock_blockmt_policylock(this);// RAII 加锁// 遍历并调用所有槽...for(autoconnection:m_connections){connection.emit(args...);}}};看到lock_blockmt_policy lock(this);了吗这正是我们在上一篇博客中讲过的RAII 临界锁5.2 三种多线程策略sigslot 提供了三种mt_policy策略说明适用场景single_threaded不加锁lock_block为空实现单线程性能最好multi_threaded_global全局锁简单场景可能有性能瓶颈multi_threaded_local对象级别的锁更细粒度推荐多线程使用使用方式// 单线程默认classMyClass:publicsigslot::has_slots{...};// 多线程对象锁classMyClass:publicsigslot::has_slotssigslot::multi_threaded_local{...};5.3 WebRTC 的实际选择有趣的是WebRTC 99% 的场景都使用single_threaded不加锁。这是为什么因为 WebRTC 内部维护着一套良好的线程模型信令线程Signaling Thread处理 API 调用、SDP 协商等。工作线程Worker Thread处理媒体相关的重活。网络线程Network Thread处理网络 I/O。WebRTC 通过TaskQueue和Thread::Invoke等机制确保回调总是在正确的线程上执行。既然不存在真正的线程竞争自然就不需要在信号槽层面加锁。这是一种在更高层面解决线程安全的设计哲学——与其在每个细节处加锁不如从架构层面消除竞争。六、与其他实现的对比了解 sigslot 的优缺点有助于你在实际项目中做出正确选择。特性WebRTC sigslotQt 信号槽Boost.Signals2std::function vector依赖纯头文件无依赖需要 MOC 预处理需要 Boost 库标准库类型安全✅ 编译期检查✅ 编译期检查✅ 编译期检查✅ 编译期检查自动断开✅ has_slots 析构时✅ QObject 析构时✅ trackable❌ 需手动管理线程安全可选策略支持跨线程队列可选策略❌ 需手动加锁性能高中有运行时开销中高跨线程调用需配合 TaskQueue内置支持需手动处理需手动处理学习成本低中需理解 MOC中低各自的适用场景WebRTC sigslot轻量级、高性能、无依赖适合嵌入式或对依赖敏感的项目。Qt 信号槽功能最强大支持跨线程队列适合 Qt 项目。Boost.Signals2功能丰富适合已经使用 Boost 的项目。std::function vector最简单但需要手动管理生命周期适合简单场景。七、实践建议与总结7.1 信号槽机制的核心价值回顾一下信号槽机制为我们带来了什么解耦发送方不需要知道接收方是谁只管发射信号。安全通过has_slots自动管理连接生命周期避免野指针。灵活一个信号可以连接多个槽一个槽可以连接多个信号。可测试可以轻松 mock 信号或槽进行单元测试。类型安全编译期检查参数类型错误早发现。7.2 给读者的建议在自己的 C 项目中考虑使用信号槽如果你的代码中有大量的回调、事件、通知信号槽可以显著提升代码质量。务必让接收方继承has_slots这是 sigslot 资源安全的基石忘记继承会导致野指针崩溃。理解 RAII 的应用信号槽的自动断开机制本质上是 RAII 思想在事件系统中的应用。根据项目选择合适的实现无依赖要求 → sigslotQt 项目 → Qt 信号槽已用 Boost → Boost.Signals2简单场景 → std::function 手动管理多线程场景要谨慎要么使用multi_threaded_local策略要么像 WebRTC 一样在架构层面解决线程安全。7.3 结语回到文章开头那段让人困惑的代码transport_controller_-SignalIceConnectionState.connect(this,PeerConnection::OnTransportControllerConnectionState);现在你应该完全理解了SignalIceConnectionState是一个信号对象connect 将当前对象的成员函数注册为槽当信号发射时槽函数会被自动调用当PeerConnection销毁时连接会被自动断开。看似神秘的一行代码背后是一套精心设计的类型安全、资源安全、线程安全的事件系统。这就是 C 的魅力——用编译期的复杂性换取运行时的简洁与安全。参考资料WebRTC 源码 (M85)sigslot.h 源码sigslot 官方网站Qt 信号槽机制Boost.Signals2观察者模式 - Refactoring GuruWebRTC 学习指南 - 临界锁实现