备忘录模式通过发起者、备忘录和管理者三者协作，实现对象状态的保存与恢复。发起者负责创建和恢复状态，备忘录存储状态且对外只读，管理者保存多个备忘录以支持撤销操作。示例中editor为发起者，memento保存文本状态，history用栈管理备忘录，实现撤销功能。该模式保持封装性，适用于实现撤销、快照等场景，需注意内存消耗与状态一致性。
在C++中，备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为设计模式，用于在不破坏封装性的前提下，保存和恢复对象的内部状态。这种模式特别适用于实现撤销功能、快照保存或状态回滚。
备忘录模式的核心角色
该模式包含三个主要角色：
- 发起者（Originator）：拥有内部状态，并能创建或恢复到某个状态的对象。
- 备忘录（Memento）：用于保存发起者内部状态的只读对象，通常不允许外部修改其内容。
- 管理者（Caretaker）：负责保存和管理多个备忘录，但不查看或操作其内容。
基本实现结构
下面是一个简洁的C++示例，展示如何使用备忘录模式保存和恢复对象状态：
#include <iostream>
#include <string>
#include <stack>
// 备忘录类：保存状态
class Memento {
std::string state;
public:
Memento(const std::string& s) : state(s) {}
const std::string& getState() const { return state; }
};
// 发起者类：管理自身状态
class Editor {
std::string content;
public:
void setContent(const std::string& text) {
content = text;
}
std::string getContent() const {
return content;
}
// 创建备忘录（保存当前状态）
Memento save() const {
return Memento(content);
}
// 从备忘录恢复状态
void restore(const Memento& m) {
content = m.getState();
}
};
// 管理者类：保存多个备忘录（例如用于撤销）
class History {
std::stack<Memento> states;
public:
void push(const Memento& m) {
states.push(m);
}
Memento pop() {
if (states.empty()) {
throw std::runtime_error("No saved states");
}
Memento m = states.top();
states.pop();
return m;
}
bool empty() const {
return states.empty();
}
};
使用示例：实现撤销功能
通过组合上述类，可以轻松实现文本编辑器的撤销操作：
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int main() {
Editor editor;
History history;
editor.setContent("First version");
history.push(editor.save()); // 保存状态
editor.setContent("Second version");
history.push(editor.save()); // 保存状态
editor.setContent("Third version");
std::cout << "Current: " << editor.getContent() << "\n";
// 撤销一次
if (!history.empty()) {
editor.restore(history.pop());
std::cout << "After undo: " << editor.getContent() << "\n";
}
// 再次撤销
if (!history.empty()) {
editor.restore(history.pop());
std::cout << "After second undo: " << editor.getContent() << "\n";
}
return 0;
}
关键设计要点
使用备忘录模式时需要注意以下几点：
- 保持封装性：备忘录对象对外只提供状态读取接口，防止外部篡改。
- 性能考虑：频繁保存大对象状态可能消耗较多内存，可结合深拷贝/浅拷贝策略优化。
- 生命周期管理：确保备忘录与发起者状态一致性，避免悬空引用。
- 可扩展性：可通过引入版本号、时间戳等信息增强备忘录功能。
基本上就这些。备忘录模式通过分离状态存储与管理逻辑，使对象具备“后悔”能力，是实现撤销、重做、快照等功能的优雅方式。
