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）。
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）
以下是一个简洁、安全、符合封装原则的 C++11+ 实现：
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#include#include #include #include class Editor { private: std::string content_; int cursorpos;
public: Editor() : content_(""), cursorpos(0) {}
void type(const std::string& text) { content_ += text; cursor_pos_ += static_cast(text.length()); } void erase(int n) { if (n > static_cast (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_ptrzuojiankuohaophpcnMementoyoujiankuohaophpcn save() const { return std::make_uniquezuojiankuohaophpcnMementoyoujiankuohaophpcn(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 zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "[Editor] '" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn content_ zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "' | cursor=" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn cursor_pos_ zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "\n"; } };
// 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_ptrzuojiankuohaophpcnEditor::Mementoyoujiankuohaophpcn pop() { if (snapshots_.empty()) return nullptr; auto last = std::move(snapshots_.back()); snapshots_.pop_back(); return last; } size_t size() const { return snapshots_.size(); }};
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;}
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）。
常见变体与注意事项
- 若需支持跨对象共享状态（如协同编辑），可将 Memento 设计为可序列化（添加 to_json()/from_json() 或 operator
- 内存敏感场景下，可对 Memento 做增量压缩（例如只存 diff）或引入自动清理策略（如限制最大快照数）。
- 避免把 Memento 写成纯数据结构（如 struct）并 public 所有字段——这会破坏封装，违背模式本意。
- C++ 中不推荐用嵌套 public class 暴露状态；friend + private 是更可控的选择。
基本上就这些。备忘录模式本身不复杂，但容易忽略封装边界——关键是让 Memento “看得见、摸不着”，靠 friend 和访问控制守住那条线。
