下面以“几维鸟不是鸟”为例来说明里氏替换原则（程序源码）。

#include <QCoreApplication>
#include <iostream>/*!* \brief 鸟类*/
class Bird{
public:double _fly_speed;void SetSpeed(double speed){_fly_speed = speed;}double GetFlyTime(double distance){return (distance/_fly_speed);}
};/*!* \brief 燕子类*/
class Swallow:public Bird{};/*!* \brief 几维鸟类*/
class BrownKiwi:public Bird{
public:void SetSpeed(double speed){_fly_speed = 0;}
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);Swallow *bird1 = new Swallow;bird1->SetSpeed(120);std::cout<<bird1->_fly_speed<<std::endl;std::cout<<bird1->GetFlyTime(300)<<std::endl;BrownKiwi *bird2 = new BrownKiwi;bird2->SetSpeed(120);std::cout<<bird2->_fly_speed<<std::endl;std::cout<<bird2->GetFlyTime(300)<<std::endl;return a.exec();
}

运行结果：

120
2.5
0
inf

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。假如要设计一个实例，计算这两种鸟飞行 300 千米要花费的时间。显然，拿燕子来测试这段代码，结果正确，能计算出所需要的时间；但拿几维鸟来测试，结果会发生“除零异常”或是“无穷大”，明显不符合预期，其类图如图 1 所示。

图1 “几维鸟不是鸟”实例的类图

程序运行错误的原因是：几维鸟类重写了鸟类的 setSpeed(double speed) 方法，这违背了里氏替换原则。

解决方法：

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，它们都有奔跑的能力。几维鸟的飞行速度虽然为 0，但奔跑速度不为 0，可以计算出其奔跑 300 千米所要花费的时间。其类图如图 2 所示。

#include <QCoreApplication>
#include <iostream>/*!* \brief 动物类*/
class Animal{
public:double _run_speed;void SetRunSpeed(double speed){_run_speed = speed;}double GetRunTime(double distance){return (distance/_run_speed);}
};/*!* \brief 鸟类*/
class Bird:public Animal{
public:double _fly_speed;void SetSpeed(double speed){_fly_speed = speed;}double GetFlyTime(double distance){return (distance/_fly_speed);}
};/*!* \brief 燕子类*/
class Swallow:public Bird{};/*!* \brief 几维鸟类*/
class BrownKiwi:public Animal{};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);Swallow *bird1 = new Swallow;bird1->SetSpeed(120);std::cout<<bird1->_fly_speed<<std::endl;std::cout<<bird1->GetFlyTime(300)<<std::endl;BrownKiwi *bird2 = new BrownKiwi;bird2->SetRunSpeed(120);std::cout<<bird2->_run_speed<<std::endl;std::cout<<bird2->GetRunTime(300)<<std::endl;return a.exec();
}

运行结果：

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。

根据上述理解，对里氏替换原则的定义可以总结如下：

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

参考

设计模式六大原则（2）：里氏替换原则
里氏替换原则——面向对象设计原则

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