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C++实现设计模式---备忘录模式 (Memento)

article 2025/3/1 3:28:28

备忘录模式 (Memento)

备忘录模式 是一种行为型设计模式，它允许在不破坏封装的前提下，捕获和恢复对象的内部状态。通过备忘录模式，可以在程序运行时存储某个对象的历史状态，并在需要时恢复。

意图

提供一种方法，在不破坏对象封装性的前提下捕获和恢复其内部状态。
通过备忘录存储对象的历史状态，便于实现撤销、重做功能。

使用场景

需要保存对象的历史状态：
- 如文本编辑器中的撤销、恢复功能。
需要在程序运行时回滚对象状态：
- 如游戏中存储和恢复玩家进度。
希望避免暴露对象的实现细节：
- 通过备忘录隐藏对象的内部状态。

参与者角色

发起人 (Originator)
- 定义一个创建和恢复备忘录的接口，负责存储对象的内部状态。
备忘录 (Memento)
- 存储发起人对象的内部状态。
- 对发起人以外的其他对象是不可变的。
管理者 (Caretaker)
- 负责保存和恢复备忘录，但无法访问备忘录的内容。

示例代码

以下代码展示了备忘录模式的实现，用于模拟一个文本编辑器的撤销和恢复功能。

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

// 备忘录类：存储文本状态
class Memento {
private:
    std::string state;

public:
    explicit Memento(const std::string& state) : state(state) {}

    std::string getState() const {
        return state;
    }
};

// 发起人类：文本编辑器
class TextEditor {
private:
    std::string text;

public:
    void appendText(const std::string& newText) {
        text += newText;
    }

    void setText(const std::string& newText) {
        text = newText;
    }

    std::string getText() const {
        return text;
    }

    // 创建备忘录
    std::unique_ptr<Memento> save() const {
        return std::make_unique<Memento>(text);
    }

    // 恢复状态
    void restore(const Memento& memento) {
        text = memento.getState();
    }
};

// 管理者类：管理备忘录
class Caretaker {
private:
    std::vector<std::unique_ptr<Memento>> history;

public:
    void save(std::unique_ptr<Memento> memento) {
        history.push_back(std::move(memento));
    }

    const Memento* undo() {
        if (!history.empty()) {
            const Memento* memento = history.back().get();
            history.pop_back();
            return memento;
        }
        return nullptr;
    }
};

// 客户端代码
int main() {
    TextEditor editor;
    Caretaker caretaker;

    editor.appendText("Hello");
    caretaker.save(editor.save()); // 保存状态

    editor.appendText(", World!");
    caretaker.save(editor.save()); // 保存状态

    editor.appendText(" Welcome to the Memento Pattern.");

    std::cout << "当前文本: " << editor.getText() << "
";

    // 撤销操作
    const Memento* memento = caretaker.undo();
    if (memento) {
        editor.restore(*memento);
        std::cout << "撤销后文本: " << editor.getText() << "
";
    }

    memento = caretaker.undo();
    if (memento) {
        editor.restore(*memento);
        std::cout << "再次撤销后文本: " << editor.getText() << "
";
    }

    return 0;
}

代码解析

1. 备忘录类 (Memento)

存储发起人对象的内部状态，并提供一个方法获取状态。
对其他对象不可变，只有发起人可以访问和修改它的内容。

class Memento {
private:
    std::string state;

public:
    explicit Memento(const std::string& state) : state(state) {}

    std::string getState() const {
        return state;
    }
};

2. 发起人类 (TextEditor)

负责创建和恢复备忘录。
提供 save 方法创建备忘录和 restore 方法恢复备忘录中的状态。

class TextEditor {
private:
    std::string text;

public:
    void appendText(const std::string& newText) {
        text += newText;
    }

    std::unique_ptr<Memento> save() const {
        return std::make_unique<Memento>(text);
    }

    void restore(const Memento& memento) {
        text = memento.getState();
    }
};

3. 管理者类 (Caretaker)

保存和管理备忘录对象的历史。
提供 save 方法保存备忘录，和 undo 方法实现状态回滚。

class Caretaker {
private:
    std::vector<std::unique_ptr<Memento>> history;

public:
    void save(std::unique_ptr<Memento> memento) {
        history.push_back(std::move(memento));
    }

    const Memento* undo() {
        if (!history.empty()) {
            const Memento* memento = history.back().get();
            history.pop_back();
            return memento;
        }
        return nullptr;
    }
};