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六大原则之里氏替换原则

时间:2016-03-12 23:08:02      阅读:243      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:c++   设计模式   里氏替换原则   

阐述一下:

         肯定有不少人跟我刚看到这项原则的时候一样,对这个原则的名字充满疑惑。其实原因就是这项原则最早是在1988年,由麻省理工学院的一位姓里的女士(Barbara Liskov)提出来的。

定义1:如果对每一个类型为 T1的对象 o1,都有类型为 T2 的对象o2,使得以 T1定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都代换成 o2 时,程序 P 的行为没有发生变化,那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。


定义2:所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。


问题由来:有一功能P1,由类A完成。现需要将功能P1进行扩展,扩展后的功能为P,其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成,则子类B在完成新功能P2的同时,有可能会导致原有功能P1发生故障。

比如:

class CA
{
public:
    CA(){}
    int func1(int a, int b)
    {
         return a-b;
    }
};
class CB : public CA
{
public:
    CB(){}
    int func1(int a, int b, QString str)
    {
        return a+b;
    }
    int func2(int a, int b)
    {
        return func1(a,b,"-")+100;
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    CB* b = new CB();
    qDebug() << "100-50=" << b->func1(100, 50);
    qDebug() << "100-80=" << b->func1(100, 80);
    qDebug() <<"100+20+100=" << b->func2(100, 20);
    return a.exec();
}


结果很出人意料的!


解决方案:当使用继承时,遵循里氏替换原则。类B继承类A时,除添加新的方法完成新增功能P2外,尽量不要重写父类A的方法,也尽量不要重载父类A的方法。

         继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法(相对于抽象方法而言),实际上是在设定一系列的规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约,但是如果子类对这些非抽象方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

        继承作为面向对象三大特性之一,在给程序设计带来巨大便利的同时,也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性降低,增加了对象间的耦合性,如果一个类被其他的类所继承,则当这个类需要修改时,必须考虑到所有的子类,并且父类修改后,所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

先上代码:

#include <QCoreApplication>
#include <QDebug>
#include <iostream>
using namespace std;
//***、士兵、场景设计
class AbstractGun
{
public:
    virtual void shoot()
    {
        cout << "kill people!";
    }
};

class HandGun : public AbstractGun
{
public:
    virtual void shoot()
    {
        cout << "handgun kill";
    }
};

class Rifle : public AbstractGun
{
public:
    virtual void shoot()
    {
        cout << "rifle kill";
    }
};

class MachineGun : public AbstractGun
{
public:
    virtual void shoot()
    {
        cout << "machinegun kill";
    }
};

class Soldier
{
public:
    void SetGun(AbstractGun* _gun)
    {
        m_gun = _gun;
    }

    virtual void KillEnemy()
    {
        m_gun->shoot();//这个很好,可以分别执行虚函数。
    }
    virtual ~Soldier() {}
protected:
    AbstractGun* m_gun;
};

//当添加新类“玩具枪”的时候,玩具枪杀不死人,无法执行killenemy等。
//如果子类不能完整的实现父类的方法,
//建议断开父子关系,采用依赖、聚集、组合等关系替代继承。
class ToyGun
{
public:
    /////......./////
};

//子类可以有自己的个性
class AUG : public Rifle
{
public:
    void zoomeout()
    {
        cout << "observed enemy\n";
    }
    virtual void shoot()
    {
        cout << "AUG kill\n";
    }
};

//添加***,就要给个狙击手,我自己设计派生(或许其他情况是不允许的吧)
class Snipper : public Soldier
{
public:

    virtual void KillEnemy()
    {
        AUG* aug = static_cast<AUG*>(m_gun);
        aug->zoomeout();
        aug->shoot();
    }
};

//这里使用static,表示外部可以直接所属域调用,为了方便设定。
static void Action()
{
    Snipper* shibin = new Snipper;
    shibin->SetGun(new AUG);
    shibin->KillEnemy();//开始杀敌
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    Action();

    return a.exec();
}


总结一下:

里氏替换原则通俗的来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义:

  • 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。

  • 子类中可以增加自己特有的方法。

  • 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。

  • 当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。


本文出自 “GDT解说” 博客,请务必保留此出处http://844133395.blog.51cto.com/3483632/1750354

六大原则之里氏替换原则

标签:c++   设计模式   里氏替换原则   

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