设计模式六大原则之二：里氏替换原则

这个模式从名字到解释都是云里雾里的，拜读了几篇博客，还是有些模棱两可，先整理一下，后续若理解深刻了，会持续更新。
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通俗定义：

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（如下图）

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，尽量不要重定义（原文这里写的是重定义，重定义是对虚函数实现继承而言的，这里主要是防止重定义非虚函数）父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法。
（注，重载，重写，重定义的区别，详见：
http://blog.csdn.net/laterequalsnever1024/article/details/71694336）

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。

具体需求：

• stage one : 完成两个数相减，由A（Base）类完成

• stage two : 完成两数相加，然后再与100求和，由类B（Son）来负责。即类B需要完成两个功能：

  两数相减。
  两数相加，然后再加100。

代码示例：

test.h

class Base{public:    int func1(int a, int b)    {        return a - b;    }};class Son : public Base{public:    int func1(int a, int b)    {        return a + b;    }    int func2(int a, int b)    {        return func1(a,b) + 100;    }};

main.cpp

#include "test.h"using namespace std;int main(){    cout << "== stage one : only Base exists! ==" << endl;    Base *base = new Base();    cout << "Base func1 10 - 4 = " << base->func1(10,4) << endl;    cout << "== stage two : both Base and Son exist! ==" << endl;    Son *son = new Son();    cout << "son func1 10 - 4 = " << son->func1(10,4) << endl;    cout << "son func2 10 + 4 + 100 = " << son->func2(10,4) << endl;    return 0;}

输出：

== stage one : only Base exists! ==
Base func1 10 - 4 = 6
== stage two : both Base and Son exist! ==
son func1 10 - 4 = 14 <<<====== 这明显是错的
son func2 10 + 4 + 100 = 114

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解释：

我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重定义了父类的方法，造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重定义后的方法，造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中，引用基类A完成的功能，换成子类B之后，发生了异常。在实际编程中，我们常常会通过重定义父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的几率非常大。如果非要重定义父类的方法，比较通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖、聚合，组合等关系代替。

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。

  看上去很不可思议，因为我们会发现在自己编程中常常会违反里氏替换原则，程序照样跑的好好的。所以大家都会产生这样的疑问，假如我非要不遵循里氏替换原则会有什么后果？

  后果就是：你写的代码出问题的几率将会大大增加。
  参考文章：https://www.kancloud.cn/digest/xing-designpattern/143719

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