备忘录模式通过发起者保存状态、备忘录存储状态、管理者管理历史，实现对象状态的捕获与恢复，常用于撤销操作；示例中编辑器内容变更后可借助历史栈回退，核心在于封装性保护与深拷贝处理，需注意内存开销与生命周期控制。
备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，用于在不破坏封装性的前提下捕获并保存对象的内部状态，以便在之后能将该对象恢复到原先的状态。它常用于实现撤销（Undo）功能、历史记录或事务回滚等场景。
核心角色与结构
备忘录模式包含三个主要角色：
- 发起者（Originator）：创建一个备忘录来记录当前状态，并可使用备忘录恢复状态。
- 备忘录（Memento）：存储发起者的内部状态。通常只允许发起者访问其内容，其他对象只能持有但不能修改。
- 管理者（Caretaker）：负责保存和管理备忘录，但不能访问或操作备忘录的内容。
基本实现示例
下面是一个简单的 C++ 实现，演示如何通过备忘录模式实现文本编辑器的状态保存与撤销：
#include <iostream>
#include <string>
#include <stack>
// 备忘录类：保存发起者的状态
class Memento {
std::string state;
public:
Memento(const std::string& s) : state(s) {}
const std::string& getState() const {
return state;
}
};
// 发起者类：需要保存和恢复状态的对象
class Editor {
std::string content;
public:
void setContent(const std::string& text) {
content = text;
}
std::string getContent() const {
return content;
}
// 创建备忘录
Memento save() const {
return Memento(content);
}
// 从备忘录恢复状态
void restore(const Memento& m) {
content = m.getState();
}
};
// 管理者类：管理多个备忘录（如实现多步撤销）
class History {
std::stack<Memento> states;
public:
void push(const Memento& m) {
states.push(m);
}
Memento pop() {
if (states.empty()) {
throw std::runtime_error("No saved states");
}
Memento m = states.top();
states.pop();
return m;
}
bool empty() const {
return states.empty();
}
};
使用方式：实现撤销功能
通过组合以上类，可以轻松实现一个支持撤销操作的编辑器：
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int main() {
Editor editor;
History history;
editor.setContent("First draft.");
history.push(editor.save()); // 保存状态
editor.setContent("Second draft.");
history.push(editor.save());
editor.setContent("Final version.");
std::cout << "Current: " << editor.getContent() << "\n";
// 撤销一次
if (!history.empty()) {
editor.restore(history.pop());
std::cout << "After undo: " << editor.getContent() << "\n";
}
// 再次撤销
if (!history.empty()) {
editor.restore(history.pop());
std::cout << "After second undo: " << editor.getContent() << "\n";
}
return 0;
}
关键点与注意事项
使用备忘录模式时需注意以下几点：
- 保持封装性：备忘录对外隐藏内部状态细节，仅提供必要的接口给发起者。
- 内存开销：频繁保存状态可能导致内存占用过高，可考虑限制历史记录数量或采用增量保存策略。
- 深拷贝问题：若状态包含指针或复杂资源，确保备忘录正确执行深拷贝以避免共享数据污染。
- 适用场景：适合需要撤销、重做、快照或事务控制的功能模块。
基本上就这些。备忘录模式通过分离状态保存与管理逻辑，使代码更清晰且易于扩展。在实际项目中，结合命令模式可构建强大的撤销/重做系统。不复杂但容易忽略的是对性能和生命周期的把控。
