软件设计原则之LSP里氏替换原则

(LSP) 里氏替换原则 Liskov Substitution Principle

核心原则

子类必须能够替换它们的基类 (IS-A)。

场景描述

我们都知道在数学中正方形是矩形的一种特例。

我们很容易想到可以使用继承关系，即正方形作为子类继承父类矩阵。

#include <iostream> // 矩形基类 class Rectangle { private: double width = 0; double height = 0; public: virtual ~Rectangle() = default; Rectangle(double w, double h) { width = w; height = h; } void set_width(double w) { width = w; } void set_height(double h) { height = h; } double get_area() const { return width * height; }; }; // 正方形继承矩形 class Square : public Rectangle { public: Square(double len) : Rectangle(len, len) { } }; void change_oneside(Rectangle& rect, double len) { rect.set_width(len); } int main() { Square squ(10); std::cout << "Square area = " << squ.get_area() << '\n'; // 希望得到的area是400，但是最终是200 change_oneside(squ, 20); std::cout << "After set length Square area = " << squ.get_area() << '\n'; }

问题暴露

很明显，我们知道矩形可以分别修改长和宽，而正方形所有边都一样。

如果朴素的使用直接继承的设计方案，极容易出现正方形只修改一组平行边，从而退化为矩形的情况。

这就是里氏替换原则的一个经典例子，那如何解决呢？

#include <iostream> // 统一图形的接口 // 空的多态函数，让具体类型实现具体操作 class IGeometry { public: virtual void set_sideLegth(double len) { } virtual void set_sideLegth(double len1, double len2) { } virtual double get_area() const { return 0; }; }; // 矩形 class Rectangle : public IGeometry { private: double width = 0; double height = 0; public: virtual ~Rectangle() = default; Rectangle(double w, double h) { width = w; height = h; } virtual void set_sideLegth(double w, double h) override { width = w; height = h; } virtual double get_area() const override { return width * height; }; }; // 正方形 class Square : public IGeometry { private: double side = 0; public: Square(double len) { side = len; } virtual void set_sideLegth(double len) override { side = len; } virtual double get_area() const override { return side * side; }; }; void change_oneside(IGeometry& rect, double len) { rect.set_sideLegth(len); } int main() { Square squ(10); std::cout << "Square area = " << squ.get_area() << '\n'; // 希望得到的area是400，但是最终是200 change_oneside(squ, 20); std::cout << "After set length Square area = " << squ.get_area() << '\n'; }