设计原则四:里氏替换原则

派生类的对象能够替换其基类的对象被使用

定义

里氏替换原则主要阐述了有关继承的一些原则，也就是什么时候应该使用继承，什么时候不应该使用继承，以及其中蕴含的原理。里氏替换原是继承复用的基础，它反映了基类与子类之间的关系，是对开闭原则的补充，是对实现抽象化的具体步骤的规范

举个例子，比如有一个基类Animal和一个派生类Cat，程序中任何使用Animal对象的地方，我们都可以放Cat对象上去(派生类的对象能够替换子类的对象)，而完全不扰乱程序的逻辑(程序里关于Animal的假设，Cat都不能打破)。

更通俗一点描述就是，假如我们给Animal设定方法，可以设定一个吃(), 这个没问题，凡是动物都会吃东西，猫也会吃东西。但是如果给动物设定方法：走路()，就不太好了，因为不是所有的动物都会走路，比如鱼。假如Animal类存在走路这个方法，且Animal对象调用了该方法，此时再用Cat对象替换Animal对象就不符合常识了，此时违背了里氏替换原则。

实现方法

里氏替换原则通俗来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。也就是说：子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法(除非基类中的纯虚函数必须要重写，虚函数可以重写，普通函数不能或者尽量不要重写)

• 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（即方法的输入参数）要比父类的方法更宽松

• 当子类的方法实现父类的方法时（重写/重载或实现抽象方法），方法的后置条件（即方法的的输出/返回值）要比父类的方法更严格或相等

案例分析

[示例1] 几维鸟不是鸟–破坏原则案例

分析：鸟一般都会飞行，如燕子的飞行速度大概是每小时 120 千米。但是新西兰的几维鸟由于翅膀退化无法飞行。假如类的设计如下：基类为鸟(具有飞行速度这一属性且v大于0)，燕子和几维鸟继承自鸟(实际上不是所有鸟的v都大于零，因此几维鸟对象替换基类对象时可能会出错)。

#include 
class Bird {
public:
    float flySpeed; //不符合里氏替换原则
    void setSpeed(float v) {
        flySpeed = v;
    }
    float getFlyTime(float dis) {
        return dis/flySpeed;
    }
};
class Swallow : public Bird {

};
class BrownKiwi : public Bird {

};
int main(){
    Bird* b1 = new Swallow; // &b1 是
    Bird* b2 = new BrownKiwi;

    b1->setSpeed(300);
    b2->setSpeed(0);

    std::cout<<"b1 fly time is: " << b1->getFlyTime(300)<<std::endl;
    std::cout<<"b2 fly time is: " << b2->getFlyTime(300)<<std::endl;

    return 1;
}

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[示例2]

正确的做法是：取消几维鸟原来的继承关系，定义鸟和几维鸟的更一般的父类，如动物类，它们都有呼吸的能力，鸟类继承自动物类，燕子继承自鸟类；几维鸟继承自动物类。

#include 

class Animal{
public:
    float runSpeed;
    virtual void setRunSpeed(float v) {
        runSpeed = v;
    }
    virtual float getRunTime(float dis) {
        return dis/runSpeed;
    }
};

class Bird : public Animal{
public:
    float flySpeed;
    virtual void setSpeed(float v) {
        flySpeed = v;
    }
    virtual float getFlyTime(float dis) {
        return dis/flySpeed;
    }
};

class Swallow : public Bird {

};

class BrownKiwi : public Animal {

};

int main(){
    Bird* b1 = new Swallow; // &b1 是
    Animal* b2 = new BrownKiwi;

    b1->setSpeed(300);
    b1->setRunSpeed(0.01);
    b2->setRunSpeed(0.2);

    std::cout<<"b1 fly time is: " << b1->getFlyTime(300)<<std::endl;
    std::cout<<"b1 run time is: " << b1->getRunTime(300)<<std::endl;
    std::cout<<"b2 fly time is: " << b2->getRunTime(300)<<std::endl;

    return 1;
}


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