C++备忘录模式：游戏存档实战解析

备忘录模式（Memento Pattern）的核心概念

备忘录模式是一种行为设计模式，允许在不破坏封装性的前提下捕获并外部化一个对象的内部状态，以便在需要时恢复该状态。该模式通过三个核心角色实现：Originator（原发器）、Memento（备忘录）和Caretaker（管理者）。

角色定义与协作

Originator：需要保存和恢复状态的对象。它创建一个备忘录以保存当前状态，并可使用备忘录恢复之前的状态。

Memento：存储Originator的内部状态。备忘录的设计需防止除Originator外的其他对象访问其内容。

Caretaker：负责保存和管理备忘录，但不能修改或检查备忘录内容。它仅负责将备忘录传递给Originator。

C++实现示例

以下是一个完整的C++实现示例，展示如何通过备忘录模式实现游戏存档功能：

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

// Memento类
class Memento {
private:
    std::string state;
    friend class Game; // 仅允许Game类访问私有成员

    Memento(const std::string& state) : state(state) {}
    std::string GetState() const { return state; }
};

// Originator类
class Game {
private:
    std::string state; // 游戏状态（如关卡、分数等）

public:
    void SetState(const std::string& state) {
        this->state = state;
    }

    const std::string& GetState() const {
        return state;
    }

    Memento* SaveState() {
        return new Memento(state);
    }

    void RestoreState(const Memento* memento) {
        state = memento->GetState();
    }
};

// Caretaker类
class GameHistory {
private:
    std::vector<Memento*> mementos;
    Game* game;

public:
    GameHistory(Game* game) : game(game) {}

    ~GameHistory() {
        for (auto memento : mementos) delete memento;
    }

    void Save() {
        mementos.push_back(game->SaveState());
    }

    void Undo() {
        if (!mementos.empty()) {
            game->RestoreState(mementos.back());
            mementos.pop_back();
        }
    }
};

// 客户端代码
int main() {
    Game game;
    GameHistory history(&game);

    game.SetState("Level 1 - Score: 100");
    history.Save();

    game.SetState("Level 2 - Score: 200");
    history.Save();

    game.SetState("Level 3 - Score: 300");
    std::cout << "Current State: " << game.GetState() << std::endl;

    history.Undo();
    std::cout << "After Undo: " << game.GetState() << std::endl;

    history.Undo();
    std::cout << "After Undo: " << game.GetState() << std::endl;

    return 0;
}

实现要点解析

封装性保护：通过将Memento的构造函数和GetState方法设为私有，并声明Game为友元类，确保只有Originator能访问备忘录的内部状态。
状态管理：Caretaker（GameHistory）通过栈结构管理备忘录，支持多次撤销操作。注意在析构函数中释放动态分配的备忘录对象。
扩展性：若需保存复杂状态（如多个变量），可将Memento改为存储结构化数据（如JSON或二进制格式）。

应用场景与优势

典型场景：

需要实现撤销/重做功能的应用（如文本编辑器、图形软件）。
游戏存档/读档系统。
事务回滚机制（如数据库操作）。

核心优势：

保持对象封装边界，不暴露内部实现细节。
简化Originator的职责，状态管理由独立类处理。
支持历史状态追溯，符合单一职责原则。

与其他模式的对比

与命令模式：命令模式通过封装操作实现撤销，而备忘录模式直接存储状态。两者可结合使用，命令对象可调用备忘录保存状态。

与原型模式：原型模式通过克隆对象实现状态保存，但可能复制不必要的数据；备忘录模式仅保存必要状态，更轻量。

高级应用：增量备忘录

对于大型对象，可优化为仅保存状态变化部分（增量备忘录）：

class IncrementalMemento {
private:
    std::string deltaState; // 仅存储变化的部分
    // ...其余实现类似基础备忘录
};

此变体节省内存，但增加了实现复杂度，需Originator能处理增量状态。

总结

备忘录模式通过状态外部化实现了优雅的撤销机制，其C++实现需特别注意封装性和内存管理。合理运用该模式可增强系统的可维护性，尤其适合需要状态回溯的场景。实际开发中应根据状态复杂度选择基础或变体实现。

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BbS.okane357.info/PoSt/1121_694504.HtM
BbS.okane358.info/PoSt/1121_832647.HtM
BbS.okane359.info/PoSt/1121_978312.HtM
BbS.okane360.info/PoSt/1121_113825.HtM
BbS.okane361.info/PoSt/1121_008148.HtM
BbS.okane362.info/PoSt/1121_839109.HtM
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