理解C++基本设计模式

一、开放封闭原则示例：
一个图形绘制函数，要求能够针对输入的不同对象，调用不同的绘制函数，如能够绘制矩形，圆形，调用相应的绘制函数。
1. 用c语言实现，这个例子其实给出了c语言模拟c++类继承的方法。利用指针的强制转换,因为指针仅仅是地址可以指向任何对象，利
用指针强制转换，告诉编译器具体按什么对象处理指针所指。
Listing 1

enum ShapeType {circle, square};

struct Shape
{
ShapeType itsType;
};
struct Circle
{
ShapeType itsType;
double itsRadius;
Point itsCenter;
};
struct Square
{
ShapeType itsType;
double itsSide;
Point itsTopLeft;
};
// 下面两个函数的实现定义在别处
void DrawSquare(struct Square*)
void DrawCircle(struct Circle*);
typedef struct Shape *ShapePointer;
void DrawAllShapes(ShapePointer list[], int n)
{
int i;
for (i=0; i<n; i++)
{
struct Shape* s = list[i];
switch (s->itsType)
{
case square:
DrawSquare((struct Square*)s);
break;
case circle:
DrawCircle((struct Circle*)s);
break;
}
}
}
这段代码用C模拟的C++的对象设计。

上面的代码不符合open close法则，因为新加入其它的shape如椭圆， DrawAllShapes函数就需要变化。
2. C++的实现
Listing 2
/*OOD solution to Square/Circle problem.*/
class Shape
{
public:
virtual void Draw() const = 0;
};
class Square : public Shape
{
public:
virtual void Draw() const;
};
class Circle : public Shape
{
public:
virtual void Draw() const;
};
void DrawAllShapes(Set<Shape*>& list)
{
for (Iterator<Shape*>i(list); i; i++)
(*i)->Draw();
}
和上面C语言实现代码对比，显然符合open close 法则，加入新的shape， DrawAllShapes函数可保持不变，只是添加新的shape内容。
二、里氏代换原则示例：
为了说明,我们先用第一种方法来看一个例子,第二种办法在另外一个原则中说明.
我们就看那个著名的长方形和正方形的例子。对于长方形的类，如果它的长宽相等，那么它就是一个正方形，因此，长方形类的对象中有一些正方形的对象。对于一个正方形的类，它的方法有setSide和getSide，它不是长方形的子类，和长方形也不会符合LSP。
　　eg:
　　长方形类：
　　public class Rectangle{
　　...
　　setWidth(int width){
　　this.width=width;
　　}
　　setHeight(int height){
　　this.height=height
　　}
　　}
　　正方形类：
　　public class Square{
　　...
　　setWidth(int width){
　　this.width=width;
　　this. height=width;
　　}
　　setHeight(int height){
　　this.setWidth(height);
　　}
　　}
　　例子中改变边长的函数：
　　public void resize(Rectangle r){
　　while(r.getHeight()<r.getWidth){
　　r.setHeight(r.getWidth+1);
　　}
　　}
　　那么，如果让正方形当做是长方形的子类，会出现什么情况呢？我们让正方形从长方形继承，然后在它的内部设置width等于height，这样，只要width或者height被赋值，那么width和height会被同时赋值，这样就保证了正方形类中width和height总是相等的.现在我们假设有个客户类，其中有个方法，规则是这样的，测试传入的长方形的宽度是否大于高度，如果满足就停止下来，否则就增加宽度的值。现在我们来看，如果传入的是基类长方形，这个运行的很好。根据LSP，我们把基类替换成它的子类，结果应该也是一样的，但是因为正方形类的width和height会同时赋值，这个方法没有结束的时候，条件总是不满足，也就是说，替换成子类后，程序的行为发生了变化，它不满足LSP。
　　那么我们用第一种方案进行重构，我们构造一个抽象的四边形类，把长方形和正方形共同的行为放到这个四边形类里面，让长方形和正方形都是它的子类，问题就OK了。对于长方形和正方形，取width和height是它们共同的行为，但是给width和height赋值，两者行为不同，因此，这个抽象的四边形的类只有取值方法，没有赋值方法。上面的例子中那个方法只会适用于不同的子类，LSP也就不会被破坏。
在进行设计的时候，我们尽量从抽象类继承，而不是从具体类继承。如果从继承等级树来看，所有叶子节点应当是具体类，而所有的树枝节点应当是抽象类或者接口。当然这个只是一个一般性的指导原则。使用的时候还要具体情况具体分析.