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【设计模式】02-SOLID 设计原则

面向对象编程(OOP)是一种广泛应用的编程范式,它鼓励开发者通过对象来模拟现实世界。为了提高面向对象设计(OOD)的质量和可维护性,Robert C. Martin提出了 SOLID 原则,这五个原则构成了编写良好、可扩展和可维护OOP代码的基础。

SOLID是一个缩写词,代表以下设计原则(及其缩写):

  • Single Responsibility Principle (SRP)
  • Open-Closed Principle (OCP)
  • Liskov Substitution Principle (LSP)
  • Interface Segregation Principle (ISP)
  • Dependency Inversion Principle (DIP)

这五个特定的主题贯穿了对模式和软件设计的一般讨论,所以在我们深入研究设计模式之前(我知道你们都很渴望),我们将简要回顾一下SOLID原则是什么。

2.1 S - 单一职责原则(Single Responsibility Principle)

每个类应该只有一个改变的理由,即一个类应该只负责一个功能领域中的相应职责。这有助于使类更加可维护,并减少在代码需要变更时出现的复杂性。

C++ 示例

class Logger {
public:void logToFile(const std::string& message) {// 将消息记录到文件}
};class Order {// Order类的其他职责...Logger logger;public:void finalizeOrder() {// 完成订单处理logger.logToFile("Order finalized.");}
};

在上述示例中,Logger类负责日志记录的职责,而Order类处理订单相关的业务逻辑,并使用Logger来记录日志,而不是自己处理日志逻辑。

2.2 O - 开放/封闭原则(Open/Closed Principle)

软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改封闭。这意味着应该能够在不修改现有代码的情况下增加新功能。

C++ 示例

class Shape {
public:virtual double area() const = 0;
};class Rectangle : public Shape {double width, height;public:double area() const override {return width * height;}
};class Circle : public Shape {double radius;public:double area() const override {return 3.14159 * radius * radius;}
};

这里,Shape是一个抽象基类,它允许派生类通过实现area方法来扩展,而无需修改基类或其他派生类。

2.3 L - 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)

子类型必须能够替换掉它们的基类型。这意味着如果程序中使用了基类的对象,那么可以无缝地使用其子类的对象替换,而不会影响程序的正确性。

C++ 示例

void printArea(const Shape& shape) {std::cout << shape.area() << std::endl;
}// 由于Rectangle和Circle都是Shape的子类,
// 它们的对象都可以传递给printArea函数。
Rectangle rect;
Circle circle;
printArea(rect);
printArea(circle);

在这个例子中,不管是Rectangle还是Circle对象,都可以传递给printArea函数,因为它们都遵循Shape的约定。

2.4 I - 接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

客户端不应该被迫依赖于它们不使用的方法。接口隔离原则鼓励我们创建细粒度的接口,这样客户端只需要了解它们真正使用的方法。

C++ 示例

class Printer {
public:virtual void printDocument(const Document& doc) = 0;
};class Scanner {
public:virtual void scanDocument(Document& doc) = 0;
};// 不应该强迫一个只打印机实现扫描方法,
// 或者一个只扫描仪实现打印方法。
class OfficePrinter : public Printer, public Scanner {void printDocument(const Document& doc) override {// 实现打印}void scanDocument(Document& doc) override {// 实现扫描}
};

在这里,OfficePrinter实现了Printer

Scanner接口,但如果有一个只需要打印功能的类,它就只实现Printer接口。

2.5 D - 依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle)

高层模块不应该依赖低层模块,两者都应该依赖抽象。抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象。这意味着我们应该针对接口编程,而不是针对实现编程。

C++ 示例

class DataAccess {
public:virtual Data getData() = 0;
};class FileDataAccess : public DataAccess {Data getData() override {// 从文件系统获取数据}
};class Application {DataAccess& dataAccess;public:Application(DataAccess& da) : dataAccess(da) {}void doWork() {Data data = dataAccess.getData();// 使用数据}
};FileDataAccess fileDataAccess;
Application app(fileDataAccess);
app.doWork();

这里的Application依赖于DataAccess抽象,而不是具体的FileDataAccess,使得数据访问的具体实现可以灵活更换。

SOLID原则为面向对象设计提供了强大的指导,遵循这些原则将帮助你构建更健壮、灵活且易于维护的软件系统。在C++编程中运用这些原则,能够使你的代码质量大幅提升。

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