c++如何实现一个备忘录模式_c++行为型设计模式Memento【源码】-C++-PHP中文网

c++如何实现一个备忘录模式_c++行为型设计模式Memento【源码】

冰火之心

发布： 2025-12-17 20:08:02

原创

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备忘录模式在C++中用于不破坏封装地保存和恢复对象内部状态，核心角色为Originator（创建/恢复状态）、Memento（安全存储状态，仅Originator可访问）和Caretaker（管理备忘录但不可读写）。

c++如何实现一个备忘录模式_c++行为型设计模式memento【源码】

备忘录模式（Memento Pattern）在 C++ 中用于在不破坏封装的前提下，捕获并外部化一个对象的内部状态，以便之后能恢复到该状态。它常用于实现撤销（Undo）、快照、回滚等机制。

核心角色与职责

要正确实现备忘录模式，需明确三个关键角色：

Originator（发起人）：创建一个备忘录来记录当前状态，并可从备忘录恢复状态；其内部状态是私有的，不对外暴露。
Memento（备忘录）：存储 Originator 的某个时刻的内部状态；通常为窄接口（只允许 Originator 访问，其他类不可修改或读取细节）。
Caretaker（管理者）：负责保存和管理多个 Memento 对象，但不能访问或修改其内容（即不能调用 Memento 的私有成员）。

典型 C++ 实现（带完整源码）

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#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
<p>class Editor {
private:
std::string content_;
int cursor<em>pos</em>;</p><p>public:
Editor() : content_(""), cursor<em>pos</em>(0) {}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void type(const std::string& text) {
    content_ += text;
    cursor_pos_ += static_cast<int>(text.length());
}

void erase(int n) {
    if (n > static_cast<int>(content_.length())) n = content_.length();
    content_ = content_.substr(0, content_.length() - n);
    cursor_pos_ = std::max(0, cursor_pos_ - n);
}

// 创建备忘录（返回值是友元类，仅 Editor 可构造/读取）
class Memento {
    friend class Editor; // 关键：仅 Editor 可访问私有字段
private:
    std::string content_;
    int cursor_pos_;
    Memento(const std::string& c, int pos) : content_(c), cursor_pos_(pos) {}
public:
    // 提供只读访问（可选，若需 Caretaker 展示快照信息）
    std::string getContent() const { return content_; }
    int getCursorPos() const { return cursor_pos_; }
};

// 保存当前状态
std::unique_ptr<Memento> save() const {
    return std::make_unique<Memento>(content_, cursor_pos_);
}

// 恢复指定状态
void restore(const Memento& m) {
    content_ = m.content_;
    cursor_pos_ = m.cursor_pos_;
}

void print() const {
    std::cout << "[Editor] '" << content_ << "' | cursor=" << cursor_pos_ << "\n";
}

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};

// 管理器：只存、不看、不改 class History { private: std::vector<:unique>ptr<:memento>> snapshots;

public: void push(std::uniqueptr<:memento> m) { snapshots.push_back(std::move(m)); }

std::unique_ptr<Editor::Memento> pop() {
    if (snapshots_.empty()) return nullptr;
    auto last = std::move(snapshots_.back());
    snapshots_.pop_back();
    return last;
}

size_t size() const { return snapshots_.size(); }

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};

int main() { Editor editor; History history;

editor.type("Hello");
editor.print();                    // [Editor] 'Hello' | cursor=5
history.push(editor.save());       // 保存第1个状态

editor.type(" World");
editor.print();                    // [Editor] 'Hello World' | cursor=11
history.push(editor.save());       // 保存第2个状态

editor.erase(6);
editor.print();                    // [Editor] 'Hello' | cursor=5 （已删掉" World"）

if (auto m = history.pop()) {
    editor.restore(*m);            // 恢复到“Hello World”
    editor.print();                // [Editor] 'Hello World' | cursor=11
}

return 0;

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}

关键设计要点说明

窄接口保护：Memento 类将构造函数和成员设为 private，并仅声明 Originator（Editor）为 friend，确保只有 Originator 能创建和读取状态，Caretaker（History）只能持有指针，无法窥探或篡改。
值语义 + 移动语义：使用 std::unique_ptr<memento></memento> 管理备忘录生命周期，避免裸指针和深拷贝开销，也防止误共享。
无侵入式快照：save() 是 const 成员函数，不影响 Originator 当前行为；restore() 接收 const 引用，语义清晰安全。
支持多级撤销：History 使用 vector + unique_ptr，天然支持栈式 Undo/Redo（只需再加一个 redoStack 即可扩展）。