Com原理及應用——Com對象和接口

1、COM對象的理解

   COM對象類似於C++語言中類的概念，類的每個實例代表一個COM對象，它也包括屬性（即狀態）和方法（即操作），狀態反映對象的存在，方法就是接口。

 

2、COM對象的標識－CLSID

GUID是一個128位的隨機數，重複概率極低。它的值來源於兩部分：空間值（網卡地址或隨機數）和時間值。

獲得GUID值可以使用VC++提供的工具：GUIDGen.exe 和 UUIDGen.exe。或者使用COM庫的API函數CoCreatGuid（）。

 

3、COM對象與C++對象的比較

COM對象將數據完全封裝在對象的內部。C++對象的封裝是在語義上的封裝，通過不同的數據類型實現數據的封裝。

COM對象的可重用性通過包容和聚合實現。C++對象的可重用性通過類的繼承來實現。

COM對象的多態性通過其接口體現，C++對象的多態性通過其虛函數體現。

 

4、COM接口的作用和意義

COM規範的核心內容是關於接口的定義，雖然COM本身並不複雜，但是圍繞COM接口有很多內容值得仔細探討，包括接口的標識、接口函數的調用習慣、參數處理、接口與對象的關係以及接口與C/C++的關係、COM接口多具有的特性等。

COM定義了一套完整的接口規範，不僅可以彌補API作為組件接口的不足，還從分發揮了組件對象的優勢，並實現了組件對象的多態性。

 

5、接口定義和標識

從技術上講，接口是包含了一組函數的數據結構，通過這組數據結構，客戶代碼可以調用組件對象的功能。

客戶程序用一個指向接口函數結構的指針來調用接口成員函數。實際上接口指針指向另一個指針pVtable。

接口函數表稱為虛函數表（Virtual Function Table ，簡稱vtable），指向vtable的指針為pVtable。對於一個接口來說，它的虛函數表vtable是確定的。

 

6、接口設計的問題

在接口成員函數中，字符串變量必須用Unicode字符指針，這是COM規範的要求。

COM API函數使用大多數語言慣用的_stdcall調用習慣。

用C語言定義COM接口，需要有結構體struct定義其接口結構，接口成員函數必須有一個this指針。

用C++語言定義COM接口，因為由C++語言class的實現機理可以看出，COM接口結構中的vtable與class的vtable（類的虛函數表）完全一致，因此，用class描述COM接口是最方便的手段。此時，接口成員函數隱藏了this指針。

class 型接口的說明要比struct 型接口的說明簡捷得多。

 

7、COM接口與對象的聯係

接口類隻是一種描述，並不提供具體的實現過程。如果COM對象要實現接口，則COM對象必須以某種方式把它自身與接口類聯係起來，然後把接口類的指針暴露給客戶程序，於是客戶程序就可以調用對象的接口功能了。

用 class型接口通過把接口指針（this）與對象數據綁定在一起的方法實現對COM接口的支持比較直觀、簡捷易於理解。實際上，也可以采用其他的方法來實現接口，隻要接口成員函數中this指針（即接口指針）與對象數據能建立確定的連接，在接口成員函數中可以訪問到對象數據即可。例如，VC++的MFC 庫和ATL（active template library ，活動模板庫）模板庫分別采用了不同的機製來提供對COM接口的支持。

 

8、接口描述語言IDL

COM 規範在采用OSF的DCE規範描述遠程調用接口IDL（interface description language ，接口描述語言）的基礎上，進行擴展形成了COM接口的描述語言。接口描述語言提供了一種不依賴於任何語言的接口描述方法，因此，它可以成為組件程序和客戶程序之間的共同語言。

COM 規範使用的IDL接口描述語言不僅可用於定義COM接口，同時還定義了一些常用的數據類型，也可以描述自定義的數據結構，對於接口成員函數，我們可以製定每個參數的類型、輸入輸出特性，甚至支持可變長度的數組的描述。VC++提供了MIDL工具，可以把IDL接口描述文件編譯成C/C++兼容的接口描述頭文件（.h）。

 

9、接口的內存模型

COM對象往往有自己的屬性數據，它們反映對象的狀態，並用於區分不同的對象。對於有多個對象的客戶，數據屬性是不能公用的。

 

10、接口的特點

二進製特性

接口不變性

繼承性（擴展性）：類似於C++中類的繼承性，接口也可以繼承發展，但方式不同。類繼承不僅是說明繼承，也是實現繼承，即派生類可以繼承基類的函數實現，而接口繼承隻是說明繼承，即派生的接口隻繼承了基接口的成員函數說明，而沒有繼承基接口的實現。類繼承允許多重繼承，但接口繼承隻允許單繼承。根據COM規範，所有接口都必須從IUnknown派生，可以直接派生，也可以間接派生。但大多數都是直接派生。OLE係統中，接口最後字母是“2”或“Ex”的，標煤它是一個繼承接口。

多態性：COM對象具有多態性，其通過COM接口體現。

 

11、IUnknown接口提供了兩個非常重要的特性：生存期控製（使用引用計數）和接口查詢。

 

12、IUnknown接口引用計數的設置層級

引用計數在組件一級實現則計數分辨率太粗（選擇全局變量），在對象一級實現恰好（使用C++類的成員變量），在接口一級實現則計數分辨率太細（使用類成員變量）。

 

13、使用引用計數的規則

根據不同場合使用或者傳遞接口指針標量進行分類，並給出相應的規則：

（1）函數的參數中使用接口指針變量。

輸入參數：由於輸入參數由調用函數控製，因此被調用函數執行過程中，接口指針一定保持有效，引用計數不需要改變。

輸出參數：輸出參數是指在被調用函數執行過程中進行賦值的參數，而且被調用函數並沒有用到函數初始化傳進來的值，輸出參數相當於函數的一個返回值。在C/C++語言中，輸出參數為一個指針變量（COM中不使用引用變量）。因為輸出參數相當於在被調用函數中生成了一個新的接口指針變量，因此，在被調用函數返回之前，對輸出參數應該調用AddRef使接口引用計數增1。這條規則也適用於函數返回值為接口指針變量的情況。

輸入－輸出參數：在參數被修改之前，對原來傳進來的接口指針調用Release以使引用計數減1，在參數被修改之後，對新的接口指針變量調用AddRef，以標記對新的接口指針的引用。如果在函數執行過程中參數沒有被修改，則不需要改變。

（2）局部接口指針變量：因為在局部函數塊中，接口指針總是有效的，所以，一個局部接口指針變量被賦了值並調用了接口成員函數，引用計數不需要改變。

（3）全局接口指針變量：把全局接口指針變量作為輸入參數傳給某個函數之前，應該調用AddRef以保證在函數調用中可以使用給接口指針變量，因為它是全局變量，其他的函數有可能會調用Release函數。在函數返回之後應該調用Release函數。

（4）C++中類成員變量為接口指針變量：因為對於類的作用域來講，成員變量相當於全局變量，因此適用於規則（3）。

（5）當以上情形都不適合時，使用以下一般的規則：

在順序執行過程中，如果要對一個接口指針變量賦值，則對賦值後的接口指針變量調用AddRef，並且，如果賦值前的接口指針變量還沒有結束，則賦值前必須對它調用Release以便先結束它的使用。

如果要結束使用一個接口指針變量，以後不再用到它了，則調用Release函數。

 

14、接口查詢

使用QueryInterface函數查詢接口，其返回值有S_OK、E_NOINTERFACE、E_UNEXPECTED。

 

15、COM對象的接口原則

（1）對於同一個對象的不同接口指針，查詢得到的IUnknown接口必須完全相同。即每個對象的IUnknown接口指針是唯一的。

（2）接口對稱性。即對一個接口查詢其自身總應該成功。

（3）接口自反性。

（4）接口傳遞性。

（5）接口查詢時間無關性。

 

16、多接口COM對象的實現方法

在C++語言中有兩種實現方法：一是使用多重繼承，把所支持的接口作為其基類，然後在對象類中實現接口成員函數；二是使用內嵌接口類成員。