怎样设计C++中的备忘录模式对象状态保存与恢复实现-C++-PHP中文网

怎样设计C++中的备忘录模式对象状态保存与恢复实现

P粉602998670

发布： 2025-07-20 10:31:01

原创

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备忘录模式适用于实现c++++程序中对象状态的保存与恢复，且不破坏封装性。其主要包括三个角色：发起人（originator）负责创建和恢复备忘录；备忘录（memento）存储状态并仅允许发起人访问；管理者（caretaker）保存但不操作备忘录内容。设计时应定义清晰的备忘录类，通常为私有或嵌套于发起人类中，并根据需要扩展字段或优化内存使用。发起人类需提供生成和恢复备忘录的方法，复杂状态下应做深拷贝。管理者常使用栈或列表保存历史记录，支持撤销、重做功能，并可通过限制保存数量控制内存消耗。其他实现建议包括封装控制、性能优化、线程安全及序列化支持。

怎样设计C++中的备忘录模式对象状态保存与恢复实现

在设计C++程序时，如果你需要实现对象状态的保存与恢复（比如实现“撤销”功能），备忘录模式是一个非常合适的解决方案。它能帮助你在不破坏对象封装性的前提下，捕获并外部化对象的内部状态。

备忘录模式的基本结构

备忘录模式通常包括三个角色：

发起人（Originator）：负责创建一个备忘录来存储它的内部状态，并可以使用备忘录恢复状态。
备忘录（Memento）：用于存储发起人的状态，通常只允许发起人访问其内容。
管理者（Caretaker）：负责保存备忘录对象，但不能检查或操作其内容。

关键点在于保持封装性的同时，把状态存储和恢复逻辑分离出来。

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定义清晰的备忘录类

备忘录类（Memento）是整个模式的核心，它应该包含足够的信息来还原发起人对象的状态。

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class Memento {
private:
    std::string state;
public:
    explicit Memento(const std::string& state) : state(state) {}
    std::string getState() const { return state; }
};

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这个类一般会设置为私有或嵌套在发起人类中，以防止其他类直接访问其状态。

可以根据实际需求扩展成更复杂的结构，比如保存多个字段、时间戳等。
如果状态数据较大，可以考虑使用智能指针或共享资源管理方式来优化内存使用。

发起人类的设计要点

发起人类需要能够生成备忘录，并从备忘录中恢复状态。

class Originator {
private:
    std::string state;
public:
    void setState(const std::string& state) { this->state = state; }
    std::string getState() const { return state; }

    Memento saveToMemento() const {
        return Memento(state);
    }

    void restoreFromMemento(const Memento& memento) {
        state = memento.getState();
    }
};

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注意 saveToMemento() 和 restoreFromMemento() 的设计要简单明了。
如果状态复杂，可以在恢复时做深拷贝，避免引用问题。

管理者如何安全地保存历史记录

管理者的作用是保存一系列备忘录对象，以便后续恢复。

class Caretaker {
private:
    std::vector<Memento> history;
public:
    void addMemento(const Memento& memento) {
        history.push_back(memento);
    }

    Memento getMemento(int index) const {
        return history[index];
    }
};

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