C++ 备忘录模式：优雅实现对象状态保存与恢复

引言

做开发时，我们常遇到需要撤销操作、历史记录或状态回滚的场景。备忘录模式（Memento Pattern）正是为了解决这类问题而生的设计工具。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，以便后续恢复到原先保存的状态。

备忘录模式概述

这是一种行为设计模式，特别适合需要实现撤销功能、快照记录的场景。核心在于将状态保存的职责从业务逻辑中剥离，让对象本身专注于核心功能。

核心角色解析

发起人 (Originator)

这是需要保存状态的对象。它负责创建备忘录来记录当前状态，也能利用备忘录恢复之前的状态。关键在于它知道如何正确保存和恢复自身数据。

备忘录 (Memento)

作为状态的容器，它存储 Originator 的内部信息。为了维护封装性，它通常提供两个接口：宽接口供 Originator 使用以存取状态，窄接口供其他对象使用仅用于传递引用。

管理者 (Caretaker)

负责管理备忘录的集合。它的职责是保存备忘录对象，但绝不操作备忘录的内容，只能通过窄接口与备忘录交互，从而确保状态细节不被意外修改。

设计原则体现

备忘录模式体现了几个关键的面向对象原则：

• 单一职责：将状态保存从 Originator 分离，使其专注业务逻辑。
• 开闭原则：无需修改 Originator 即可扩展保存功能，通过新增备忘录类实现。
• 迪米特法则：Caretaker 不直接操作 Memento 内部细节，降低系统耦合度。

C++ 实现示例

下面是一个完整的 C++ 实现。注意这里使用了 friend 关键字来平衡封装性与访问权限，同时用智能指针或手动管理内存时需格外小心。

#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) {}

public:
    std::string GetState() const {
        return state;
    }
};

// 发起人类
class  {
:
    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.();

     ;
}