里氏替换法则

什么是里氏替换原则

面向对象的语言有三大特性:封装、继承、多态,里氏替换原则就是依赖于继承、多态这两大特性,它的原则就是只要父类能出现的地方子类就能出现,而且不会报错,但是子类能出现的地方,父类不一定能出现,术语就是 —— 抽象。

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。

由来

Liskov于1987年提出了一个关于继承的原则”Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects also holds for subtype objects.”–”继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立。”也就是说,当一个子类的实例应该能够替换任何其超类的实例时,它们之间才具有is-A关系。

该原则称为Liskov Substitution Principle–里氏替换原则。林先生在上课时风趣地称之为”老鼠的儿子会打洞”。^_^

举例子

看到别人写的博客有关于猫的举例,而且我很喜欢猫,所以分享给大家。

用一个类来描述猫的叫声。

后来猫群里出现了一只很高冷的猫,它从来都不叫。这时候我们需要继承扩展Cat这个类了。

根据里氏替换原则:任何出现基类的地方,都可以用子类替换。那么此刻就尴尬了,但凡有C++基础的同学都知道了,如果用里氏替换原则将它替换,那么所有的猫都变成高冷的猫了。这显然是不合理的,但是这种问题在实际应用中确实很常见的,难道说因为里氏替换原则,我学了的C++继承,多态什么的都不要了吗? 我用了继承之后代码就会有这么写个问题吗?这时候我们就有疑问了:我们如何去度量继承关系的质量?

有的人(其实也包括我在内)就会这么想,如果用里氏替换原则来判断一个类的框架是否合理的话,那么C++(别的语言我不太清楚)里面的继承和多态是不是就没用了?答案显然是否定的。就上面的猫的这个例子来看,喜欢叫的猫和高冷的猫显然不应该是继承关系,而是并行的关系。在处理这种情况的时候,我们只需要定义一个共同的基类,创建一个纯虚函数来实现。

总结起来就是:子类实现父类的抽象方法优先,但是不能覆盖父类的抽象方法。但是当子类必须要实现父类的方法的时候,那么就要遵守上边的里氏替换原则中的第三条和第四条。
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