新谈设计模式 Chapter 17 — 备忘录模式 Memento

Chapter 17 — 备忘录模式 Memento

灵魂速记：游戏存档——随时存档，随时读档，回到过去。

秒懂类比

你打游戏 Boss 战之前，先存个档。打输了？读档，回到存档那一刻的状态，重新来。

备忘录模式就是这个存档机制：在不破坏封装的前提下，捕获对象的内部状态，以便之后恢复。

问题引入

// 灾难现场：想保存对象状态classEditor{std::string content_;intcursorPos_;intscrollPos_;// ...还有很多私有状态};// 怎么保存？// 方案1：把所有字段设成 public → 破坏封装// 方案2：写 getter 全部暴露出去 → 依然破坏封装// 方案3：让 Editor 自己生成"快照" → ✅ 备忘录！

模式结构

┌───────────────┐ │ Originator │ ← 原发器（要被保存的对象） ├───────────────┤ │ -state │ │ +save()→Memento│ ← 自己创建快照 │ +restore(m) │ ← 从快照恢复 └───────────────┘ ┌───────────────┐ │ Memento │ ← 快照（只有 Originator 能读写内容） ├───────────────┤ │ -savedState │ └───────────────┘ ┌───────────────┐ │ Caretaker │ ← 管理者（只负责保存快照，不偷看内容） ├───────────────┤ │ -mementos[] │ │ +save() │ │ +undo() │ └───────────────┘

三个角色：

• Originator：知道自己有什么状态，能存能取
• Memento：不透明的快照盒子
• Caretaker：保管快照，但不能查看也不能修改快照内容

C++ 实现

#include<iostream>#include<memory>#include<string>#include<vector>// ========== 备忘录：不透明的快照 ==========classEditorMemento{public:~EditorMemento()=default;private:friendclassEditor;// 只有 Editor 能访问内部EditorMemento(std::string content,intcursorPos,intscrollPos):content_(std::move(content)),cursorPos_(cursorPos),scrollPos_(scrollPos){}std::string content_;intcursorPos_;intscrollPos_;};// ========== 原发器：编辑器 ==========classEditor{public:voidtype(conststd::string&text){content_+=text;cursorPos_+=static_cast<int>(text.size());std::cout<<" ✏️ 输入: \""<<text<<"\"\n";}voidmoveCursor(intpos){cursorPos_=pos;}voidscroll(intpos){scrollPos_=pos;}// 创建快照std::unique_ptr<EditorMemento>save()const{std::cout<<" 💾 存档: \""<<content_<<"\" cursor="<<cursorPos_<<"\n";// 这里用 new 而不是 make_unique，因为 EditorMemento 的构造函数是 private 的。// make_unique 内部调的是 new，但它是在 std::make_unique 函数内部调用，// 那里没有 friend 权限。直接用 new 是在 Editor 类内部，有 friend 权限。returnstd::unique_ptr<EditorMemento>(newEditorMemento(content_,cursorPos_,scrollPos_));}// 从快照恢复voidrestore(constEditorMemento&memento){content_=memento.content_;cursorPos_=memento.cursorPos_;scrollPos_=memento.scrollPos_;std::cout<<" 📂 读档: \""<<content_<<"\" cursor="<<cursorPos_<<"\n";}voidprintState()const{std::cout<<" 📄 当前状态: \""<<content_<<"\" (cursor="<<cursorPos_<<", scroll="<<scrollPos_<<")\n";}private:std::string content_;intcursorPos_=0;intscrollPos_=0;};// ========== 管理者：历史记录 ==========classHistory{public:explicitHistory(Editor&editor):editor_(editor){}voidsave(){snapshots_.push_back(editor_.save());}voidundo(){if(snapshots_.empty()){std::cout<<" (没有存档可以读取)\n";return;}editor_.restore(*snapshots_.back());snapshots_.pop_back();}size_tsnapshotCount()const{returnsnapshots_.size();}private:Editor&editor_;std::vector<std::unique_ptr<EditorMemento>>snapshots_;};intmain(){Editor editor;Historyhistory(editor);// 写文章，边写边存editor.type("Hello");history.save();editor.type(" World");history.save();editor.type("!!!");editor.printState();std::cout<<"\n=== 撤销一次 ===\n";history.undo();editor.printState();std::cout<<"\n=== 再撤销一次 ===\n";history.undo();editor.printState();std::cout<<"\n=== 再撤销（回到最初）===\n";history.undo();}

输出：

✏️ 输入: "Hello" 💾 存档: "Hello" cursor=5 ✏️ 输入: " World" 💾 存档: "Hello World" cursor=11 ✏️ 输入: "!!!" 📄 当前状态: "Hello World!!!" (cursor=14, scroll=0) === 撤销一次 === 📂 读档: "Hello World" cursor=11 📄 当前状态: "Hello World" (cursor=11, scroll=0) === 再撤销一次 === 📂 读档: "Hello" cursor=5 📄 当前状态: "Hello" (cursor=5, scroll=0) === 再撤销（回到最初）=== (没有存档可以读取)

核心洞察

Memento 的精髓：封装不被打破。Caretaker 拿着快照却看不了里面的内容——它只是个保管箱。

这就是为什么用friend class：

classEditorMemento{friendclassEditor;// 只有 Editor 能读写private:// 所有成员都是 privatestd::string content_;intcursorPos_;};

什么时候用？

⚠️内存陷阱：如果对象状态很大（比如位图编辑器的整张图片），每次存档都是一份完整拷贝，内存会炸。考虑增量快照或 Command 模式。

防混淆

Memento vs Command

一句话分清：Memento 拍照片（存状态），Command 记笔记（存操作）。

两者可以组合使用

复杂系统中，Command 负责记录操作并尝试反向撤销，Memento 作为兜底方案——如果反向操作太复杂，直接恢复快照。