Контрвариантность и Принцип подстановки Барбары Лисков в ПХП / Contravariance & Liskov substitution principle in PHP

#php #solid #contravariance #liskov #basics

---

Читал, заполняя свой пробел в знаниях статью Предводителева “Про вариантность в программировании” (очень рекомендую). И хотел остановиться на самом неочевидном моменте - контрвариантность (или контравариантность) в PHP.

На php.net и у Сергея в статье тема описана, возможно вам легче понять смысл, обратившись к этим источникам. Но мне кажется в этом посте понять будет легче, так как рассмотрена лишь контрвариантность.

Пример с кодом

Весь код можете найти и запустить по ссылке: https://onlinephp.io/c/2e414

Проговорю поэтапно:

<?php
class Food {}

class AnimalFood extends Food {}

class CatAnimalFood extends AnimalFood {}

Выше у нас простая иерархия из 3 классов, где:

• Food - родительский класс (надтип) для остальных двух
• CatAnimalFood дочерний (подтип) для других двух.

class Animal
{
    public function eat(AnimalFood $food): void
    {
        echo sprintf("Animal of class '%s' eats '%s'\n", self::class, get_class($food));
    }
}

class Cat extends Animal{
    /** @param object $food Вместо типа object можно либо тот же {@see AnimalFood}, любой родительский {@see Food}, но не дочерний {@see CatAnimalFood} или другой тип (например, string) */
    public function eat(object $food): void
    {
        echo sprintf("Cat of class '%s' eats '%s'\n", self::class, get_class($food));
    }
}

Контрвариантность в PHP представлена только при переопределении (overwriting) метода.

Выше в коде видим родительский класс Animal и дочерний Cat.

В рассмотренном случае при переопределении (в данном случае в методе Cat::eat) принимает более общий тип object, чем в родительском классе Animal (в параметре методе Animal::eat принимается тип AnimalFood).

Это демонстрирует контрвариантность — допускается ТОЛЬКО САМ ТИП и его ЛЮБОЙ НАДТИП, но не допускается подтип или любой другой тип.

Другими словами. в параметре метода Cat::eat мы можем использовать тип AnimalFood, Food и даже общий для всех классов надтип object. Но любой подтип как например дочерний CatAnimalFood или вообще string нельзя.

Для чего нужна контрвариантность в PHP

Для соблюдения принципа подстановки Барбары Лисков (Liskov Substitution Principle).

В оригинале принцип описан тяжелым для понимания языком, но смысл можно передать достаточно простым предложением:

Объекты надтипа могут быть заменены объектами его подтипа без нарушения работы приложения

А вот пример действия этого принципа в коде:

(new Animal())->eat(new AnimalFood()); // Animal of class 'Animal' eats 'AnimalFood'
(new Cat())->eat(new AnimalFood());    // Cat of class 'Cat' eats 'AnimalFood'

Т.е. контрвариантность обеспечивает, чтобы любой дочерний класс (в нашем случае Cat) всегда можно подставить вместо родительского (Animal) без ошибки.

Соблюдение этого принципа вовсе не означает, что всегда возможно обратное - использование родительского вместо дочернего:

(new Cat())->eat(new class {});    // Cat of class 'Cat' eats 'class@anonymous /.../....php:27$0'
(new Animal())->eat(new class {}); // PHP Fatal error: ...

Еще небольшой пример

С появлением в PHP типа union мы можем не убирая типизацию при переопределении метода предусмотреть использование несвязанного типа (в приведенном примере string).

class Dog extends Animal{
    public function eat(object|string $food): void
    {
        $foodAsString = is_object($food) ? get_class($food) : $food;
        echo sprintf("Dog of class '%s' eats '%s'\n", self::class, $foodAsString);
    }
}

(new Dog())->eat(new AnimalFood()); // Dog of class 'Cat' eats 'AnimalFood'
(new Dog())->eat("string");         // Dog of class 'Dog' eats 'string'

(new Animal())->eat("string");
// PHP Fatal error:  Uncaught TypeError: Animal::eat(): Argument #1 ($food) must be of type AnimalFood, string given

Обсуждение в телеграм-канале

Обсуждение и пост в моем телеграм канале. Не был согласен с постом Владимир Романичев. Как же он не прав)