里氏代换原则举例分析

里氏代换原则
定义：里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。
目的：里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。
价值：里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。
说实话，“任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现”，这话太抽象了，我根本找不出另例子来证明，什么是符合这个原则的，什么是不符合这个原则的。
子类一定可以出现，从语言的基本要求角度来讲，这是必须的，面向对象中父类就是可以被子类替换的，那么这个要求针对的是啥？
是需求的层面，因为子类替换父类，在技术上一定是允许的，那么我们在设计上要加些什么样的限制来保证这一点呢。
一个一个的举例吧：
1.类作为函数的参数:函数(类)
这种情况，那对该函数的设计要求是：该函数不能处理个性的需求，也就是说，不应该去处理基类中某一类型所特有的机能，否则这个函数设计不合格。
对类的设计要求是：个性的东西一定要自己处理，不能公开。
2.类做未一个调用函数的对象：类.函数（）
这种情况，对该函数的设计要求是，该函数必须处理的是共性的内容，个性的内容要用通过this指针去处理。

通过上面的分析，视乎有点眉目，但仍然感觉不太具体。
一.如下是一个类的设计

// 长方形
class Rectangle{private:int h;int w;
public:void setH(int value){h = value; }void setW(int vaule){w = vaule;}int getH(){return h;}int getW(){return w;}
};
// 正方形
class Square:public Rectangle{void set(int value){setH(value);setW(value);}
};

二.到这来应该是没有问题的，因为LSP是一个需求级别的设计要求。
现在假设有这么一个要求，保证长方形的宽度一定要大于高度。
函数如下：

class Clinet{public:void setRectangle(Rectangle* r){if(r->getW()<r->getH()){r->setW(r->getH()+1);}}
};

显然这里：设计部符合LSP的设计原则了。
那么问题出在哪里？就是Clinet的setRectangle的入参是正方形就出问题了。
怎么办呢？
三.修改设计，其实修改的方法有很多，只要能把问题解决掉就行。
方案1：对正方形进行特殊处理

// 长方形
class Rectangle{private:int h;int w;
public:void setH(int value){h = value; }void setW(int vaule){w = vaule;}int getH(){return h;}int getW(){return w;}//设计变更virtual void setRectangle(){if(getW()<getH()){setW(getH()+1);}}
};
// 正方形
class Square:public Rectangle{void set(int value){setH(value);setW(value);}//设计变更virtual void setRectangle(){}
};
class Clinet{public:void setRectangle(Rectangle* r){//设计变更r->setRectangle();}
};

在好多人眼里，这种修改方案可能不是一个优雅的方案，但很实用，下面在看看更优雅一点的方案。
方案2：提取更高级别的抽象
// 四边形

class Quadrilateral{protected:int h;int w;
public:virtual void setH(int value)=0;virtual void setW(int vaule)=0;virtual int getH()=0;virtual int getW()=0;
};
// 长方形
class Rectangle: public Quadrilateral{public:virtual void setH(int value){h = value; }virtual void setW(int vaule){w = vaule;}virtual int getH(){return h;}virtual int getW(){return w;}
};
// 正方形
class Square:public Quadrilateral{private:void setSide(int value){h = w = value;    }
public:virtual void setH(int value){setSide(value); }virtual void setW(int vaule){setSide(vaule);}virtual int getH(){return h;}virtual int getW(){return w;}
};
class Clinet{public:void setRectangle(Rectangle* r){if(r->getW()<r->getH()){r->setW(r->getH()+1);}}
};//客户端调用
int main()
{cout<<"建造者模式演示\n";//看代码不用考虑以下内容int cin_a;cin>>cin_a;return 0;
}

总结
设计无非就是解决共性和个性的问题，LSP做为一个原则，其实我们即使不学这个原则，也不一定不会遵守这个原则，因为如果你真的做了一个不符合这个原则的设计，那么运行马上就会遇到问题。
解决好共性和个性，就一定是一好的设计，一个符合各种设计原则的设计。
对于LSP这个原则，我其实一直都是理解的云里雾里的，直到现在才把这个东西具体化，所以，我觉得什么抽象的东西都试着举例说明，要不然你永远不会有一个清晰的思路。

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