C++备忘录模式 对象状态保存恢复（备忘录.保存.对象.状态.恢复...）

wufei123 发布于 2025-08-29 阅读（4）
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。

c++备忘录模式 对象状态保存恢复

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：

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。

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