六大设计原则

前言

本文主要阐述了设计模式的六大设计原则，掌握6大设计原则是应用23种设计模式的关键

很多讲解设计模式的博主都忽视了设计原则的重要性，大部分讲解都是尽可能让你理解设计模式的基本原理，但在实际的项目开发中，你真的会使用吗？只有熟悉了基本的设计原则，才能设计出易于维护和扩展的软件架构。

在学习设计原则之前，需得对抽象有一定的了解。不管是单个抽象，还是多重抽象，抽象始终是设计原则的核心。实际编程面对需求时，针对某一模块的功能处理，始终把抽象放在心里。抽象学习，参考以下文章：C++抽象类

六大设计原则包括：开闭原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、单一职责原则、接口隔离原则、迪米特法则。以下分别详细介绍

一、开闭原则OCP

良好的代码设计完成之后，一般是不允许修改的，程序员若要为软件增加新的功能，只能在原来软件设计的基础上进行扩展，这就是“扩展开放，修改封闭”。

实际工作中，开发一个软件系统，按照开发流程，需求分析、方案设计都完成后，代码开发到一半的时候，产品经理告知需求变更，此时已经开发好的功能要删除或者重写吗？最好的模式是已开发功能不动，新增的不影响其它模块，那么在程序开发初期，就需要考虑面对需求的变化，如何保持框架稳定。“多扩展、少修改”的思想是最合适的。

1.定义及目标

定义：
软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。
当需求变化时，应通过添加新代码来扩展功能，而非修改已有代码

核心目标：
提高可维护性：减少修改现有代码带来的风险
增强扩展性：新功能通过扩展现有结构实现，而非侵入式修改
降低耦合：通过抽象隔离变化

2.不使用OCP的示例

场景：计算不同形状的面积，需频繁修改已有代码。
代码实现

#include 
#include 

// 形状类
class Rectangle {
   
public:
    double width;
    double height;
};

class Circle {
   
public:
    double radius;
};

// 面积计算器（违反OCP）
class AreaCalculator {
   
public:
    // 每次新增形状都要修改这个类！
    double calculateArea(const std::string& shapeType, void* shape) {
   
        if (shapeType == "Rectangle") {
   
            Rectangle* rect = static_cast<Rectangle*>(shape);
            return rect->width * rect->height;
        } else if (shapeType == "Circle") {
   
            Circle* circle = static_cast<Circle*>(shape);
            return 3.14 * circle->radius * circle->radius;
        }
        return 0;
    }
};

int main() {
   
    Rectangle rect{
   5.0, 3.0};
    Circle circle{
   2.0};

    AreaCalculator calculator;
    std::cout << "Rectangle Area: " << calculator.calculateArea("Rectangle", &rect) << std::endl;
    std::cout << "Circle Area: " << calculator.calculateArea("Circle", &circle) << std::endl;

    // 问题：新增 Triangle 必须修改 AreaCalculator！
    return 0;
}

问题分析：
违反OCP：每次新增形状（如Triangle），必须修改AreaCalculator类。
代码脆弱：if-else逻辑容易出错，且扩展性差。
难以维护：修改旧代码可能引入新Bug。

3.使用OCP的示例

改进方案：通过抽象（多态）支持扩展，不修改已有代码。
代码实现：

#include 
#include 
#include 

// 抽象基类（对扩展开放）
class Shape {
   
public:
    virtual double area() const = 0; // 纯虚函数
    virtual ~Shape() = default;      // 虚析构
};

// 具体形状（可无限扩展）
class Rectangle : public Shape {
   
    double width, height;
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {
   }
    double area() const override {
    return width * height; }
};

class Circle : public Shape {
   
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {
   }
    double area() const override {
    return 3.14 * radius * radius; }
};

// 新增 Triangle 无需修改 AreaCalculator！
class Triangle : public Shape {
   
    double base, height;
public:
    Triangle(double b, double h) : base(b), height(h) {
   }
    double area() const override {
    return 0.5 * base * height; }
};

// 面积计算器（对修改关闭）
class AreaCalculator {
   
public:
    double calculate(const Shape& shape) {
   
        return shape.area(); // 多态调用
    }
};

int main() {
   
    std::vector<std::unique_ptr<Shape>> shapes;
    shapes.push_back(std::make_unique<Rectangle>(5.0, 3.0));
    shapes.push_back(std::make_unique<Circle>(2.0));
    shapes.push_back(std::make_unique<Triangle>(4.0, 3.0)); // 新增形状不影响旧代码

    AreaCalculator calculator;
    for (const auto& shape : shapes) {
   
        std::cout << "Area: " << calculator.calculate(*shape) << std