C++ 备忘录模式：对象状态保存与恢复

引言

在软件开发中，我们经常需要实现撤销操作、历史记录或状态回滚等功能。备忘录模式 (Memento Pattern) 正是为解决这类问题而生的设计模式。本文将深入探讨备忘录模式在 C++ 中的实现与应用，帮助开发者掌握这一强大的设计工具。

备忘录模式概述

备忘录模式是一种行为设计模式，它允许在不破坏封装性的前提下捕获并外部化一个对象的内部状态，以便以后可以将该对象恢复到原先保存的状态。该模式特别适合需要实现撤销操作、历史记录或快照功能的场景。

核心角色解析

1. Originator(发起人)

Originator 是需要保存状态的对象，它：

• 负责创建备忘录并记录当前状态
• 可以使用备忘录恢复之前的状态
• 知道如何正确保存和恢复自身状态

2. Memento(备忘录)

Memento 是存储 Originator 状态的对象，特点包括：

• 存储 Originator 的内部状态
• 提供两个接口：宽接口 (Originator 使用) 和窄接口 (其他对象使用)
• 确保状态的封装性不被破坏

3. Caretaker(管理者)

Caretaker 负责管理备忘录，其职责是：

• 保存备忘录对象
• 不操作备忘录内容
• 只能通过窄接口与备忘录交互

设计原则体现

备忘录模式很好地体现了多个面向对象设计原则：

1. 单一职责原则：将状态保存的职责从 Originator 中分离出来，使 Originator 可以专注于核心业务逻辑。
2. 开闭原则：不需要修改 Originator 类就能扩展状态保存功能，通过新增备忘录类实现这一扩展。
3. 迪米特法则：Caretaker 不直接操作 Memento 内部细节，有效降低了系统耦合度。

C++ 实现示例

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

// 备忘录类
class Memento {
private:
    std::string state;
    // 只有 Originator 可以访问私有成员
    friend class Originator;
    Memento(const std::string& s) : state(s) {}
    std::string GetState() const {  state; }
};


  {
:
    std::string state;
:
    {
        std::cout <<  << s << std::endl;
        state = s;
    }
    {
          (state);
    }
    {
        state = m->();
        std::cout <<  << state << std::endl;
    }
};


  {
:
    std::vector<Memento*> mementos;
    Originator* originator;
:
    (Originator* orig) : (orig) {}
    ~() {
         ( m : mementos)  m;
    }
    {
        mementos.(originator->());
    }
    {
         (mementos.()) ;
        Memento* m = mementos.();
        originator->(m);
        mementos.();
         m;
    }
};


{
    Originator originator;
    ;
    originator.();
    caretaker.();
    originator.();
    caretaker.();
    originator.();
    
    caretaker.(); 
    caretaker.(); 
     ;
}