Liskov Substitution Principle (LSP)

Сформулирован Барбарой Лисков (1987): пусть φ(x) — свойство, доказуемое для объектов x типа T. Тогда φ(y) должно быть верно для объектов y типа S, если S — подтип T. На практике это выражается через Design by Contract (Бертран Мейер): подкласс не может усиливать пред-условия (требовать больше от вызывающего кода, чем базовый класс) и не может ослаблять пост-условия (гарантировать меньше, чем обещал базовый класс).Formulated by Barbara Liskov (1987): let φ(x) be a property provable for objects x of type T. Then φ(y) must hold for objects y of type S, where S is a subtype of T. In practice this is expressed through Design by Contract (Bertrand Meyer): a subclass must not strengthen preconditions (demand more from calling code than the base class did) and must not weaken postconditions (guarantee less than the base class promised).

Математически квадрат — это прямоугольник (частный случай), поэтому интуитивно кажется естественным сделать Square наследником Rectangle. На практике это нарушает LSP, потому что поведенческий контракт Rectangle — «ширину и высоту можно менять независимо» — Square обязан нарушить, чтобы остаться квадратом.Mathematically a square is a rectangle (a special case), so it feels natural to make Square inherit from Rectangle. In practice this violates LSP, because Rectangle's behavioral contract — "width and height can be changed independently" — is exactly what Square must break in order to remain a square.

class Rectangle {
public:
    virtual void setWidth(double w) { width = w; }
    virtual void setHeight(double h) { height = h; }
protected: double width, height;
};

class Square : public Rectangle {
public:
    void setWidth(double w) override { width = height = w; }  // побочный эффект!// a side effect!
    void setHeight(double h) override { width = height = h; } // побочный эффект!// a side effect!
};

// код, написанный против контракта Rectangle, ломается на Square:// code written against Rectangle's contract breaks on Square:
void test(Rectangle& r) {
    r.setWidth(5); r.setHeight(4);
    assert(r.area() == 20);  // падает для Square: area() == 16// fails for Square: area() == 16
}

struct Shape { virtual double area() const = 0; };
struct Rectangle : Shape {
    double width, height;
    double area() const override { return width * height; }
};
struct Square : Shape {
    double side;
    double area() const override { return side * side; }
};
// Square больше не притворяется Rectangle — контракт Shape (только area())
// не диктует, что width и height меняются независимо// Square no longer pretends to be a Rectangle — the Shape contract (just area())
// never dictates that width and height vary independently

• Wikipedia — Liskov substitution principle