【C++设计模式】开放-封闭原则

2023年8月27日，周日下午

我觉得我的这篇博客还是写得很不错的，哈哈哈。

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目录

• 概述
• 举例说明
• 用开放-封闭原则重构

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概述

开放-封闭原则（Open-Closed Principle，OCP）是面向对象设计中的一个重要原则，也是许多设计模式的基础。它由Bertrand Meyer在他的书《面向对象软件构造》中提出，并被广泛应用于软件开发中。

开放-封闭原则的核心思想是：软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改封闭。换句话说，当需要修改一个软件实体时，应该通过扩展它的行为，而不是修改它的源代码。

这个原则的目标是实现软件设计的稳定性和可维护性。通过遵循开放-封闭原则，我们可以减少修改已有代码的需求，从而降低了引入新错误的风险，并提高了代码的可复用性。

实现开放-封闭原则的关键是使用抽象和多态。通过定义抽象的接口或基类，可以将代码与特定的实现分离开来。这样，在需要变更行为时，我们只需要创建新的实现类并基于抽象进行扩展，而不需要修改已有的代码。

举例说明

假如有一天，公司要我写一个计算圆的面积的函数getArea

#include <iostream>// 计算圆的面积
double getArea(double radius) {return 3.14159 * radius * radius;
}int main() {// 计算面积double area = getArea(3);// 输出面积std::cout << "area: " << area << std::endl;return 0;
}

这很简单，是不是？

但是后来公司要求这个getArea函数要增加计算正方形的面积的功能，

假设我不懂开放-封闭原则，那么我只能老老实实修改getArea函数内部的代码

#include <iostream>// 计算面积
double getArea(double num,std::string thing) {if(thing=="圆形")return 3.14159 * num * num;if(thing=="正方形")return num*num;
}int main() {// 计算面积double area1 = getArea(3,"圆形");double area2=getArea(4,"正方形");// 输出面积std::cout << "圆形面积: " << area1 << std::endl;std::cout << "正方形面积: " << area2 << std::endl;return 0;
}

虽然我也完成了任务，但可以看到getArea函数变得复杂了：参数由1个变成2个；内部的实现代码也更多了。

但是任务还没结束，后来公司又让我给getArea函数添加计算长方形的功能

#include <iostream>// 计算面积
double getArea(double num1,double num2,std::string thing) {if(thing=="圆形")return 3.14159 * num1 * num1;if(thing=="正方形")return num1*num1;if(thing=="长方形")return num1*num2;
}int main() {// 计算面积double area1 = getArea(3,0,"圆形");double area2=getArea(4,0,"正方形");double area3=getArea(4,3,"长方形");// 输出面积std::cout << "圆形面积: " << area1 << std::endl;std::cout << "正方形面积: " << area2 << std::endl;std::cout << "长方形面积: " << area3 << std::endl;return 0;
}

可以看出来，我的getArea函数不仅变得更加难以理解，而且变得更加复杂了：参数由2个变成3个，而且内部代码实现也变多了。

接下来就不用写，照这么写下去，随着需求的增多，getArea函数只会变得越来越复杂和难以理解。

用开放-封闭原则重构

不难看出，在getArea中不变的是要返回一个面积，不断变化的是不同图形的计算方法，

所以可以封闭getArea的”返回一个面积“，而开放”计算方法“。

我把所有图形抽象成一个Shape抽象类，要求所有Shape抽象类的派生类都必须提供一个返回面积的接口。至于这些派生类怎么实现父类Shape要求的返回面积的接口，就各显神通、因地制宜了，此之谓”开放扩展“

而getArea函数只需雷打不动地调用Shape类的派生类的返回面积的接口就可以了，此之谓”封闭修改“。

#include <iostream>// 抽象基类，用于表示图形形状
class Shape {
public:virtual double area() const = 0;
};// 具体的图形形状：矩形
class Rectangle : public Shape {
public:double width;double height;Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}double area() const override {return width * height;}
};// 具体的图形形状：圆形
class Circle : public Shape {
public:double radius;Circle(double r) : radius(r) {}double area() const override {return 3.14159 * radius * radius;}
};// 计算所有图形的总面积
double getArea(const Shape* shape) {return shape->area();
}int main() {// 创建矩形和圆形对象Circle circle(3);Rectangle rect1(4, 4);Rectangle rect2(4, 3);// 计算总面积double area1 = getArea(&circle);double area2=getArea(&rect1);double area3=getArea(&rect2);// 输出面积std::cout << "圆形面积: " << area1 << std::endl;std::cout << "正方形面积: " << area2 << std::endl;std::cout << "长方形面积: " << area3 << std::endl;return 0;
}

可以看到，无论公司要求增加什么图形的计算面积功能，都不需要修改getArea函数，

只需要增加一个继承自Shape类的派生类就可以了，

不信的话，你们可以再添加一个计算梯形的面积试试，就当作一个小作业。