《COM對象與接口》PPT課件.ppt

1、第二章 COM對象和接口,主要內(nèi)容,COM對象的概念與特征 接口的定義與標(biāo)識 接口的內(nèi)存模型 接口的特點(diǎn) IUknown接口 引用計(jì)數(shù) 接口查詢 字典組件舉例,COM基礎(chǔ)三個(gè)概念,COM組件 組件：可獨(dú)立發(fā)布的二進(jìn)制組件 在Windows平臺上表現(xiàn)為DLL或者EXE COM對象 通過COM接口提供服務(wù) 符合OO中對象的基本概念 COM接口 客戶與對象之間的協(xié)議，對象實(shí)現(xiàn)COM接口，客戶使用COM接口從而訪問對象,需要思考的一些問題,COM組件 組件的類型：進(jìn)程內(nèi)組件（DLL）、進(jìn)程外組件（EXE） 為方便起見，只討論Windows平臺上DLL類型的組件 COM對象 如何標(biāo)識一個(gè)對象？對象以什么

2、形式存在？客戶如何創(chuàng)建對象？ 對象如何暴露接口？一個(gè)或是多個(gè)？ COM接口 要求：跨編譯器、跨語言、跨平臺,2.1 COM對象,概念 COM對象是客戶程序與組件程序進(jìn)行交互的實(shí)體。 COM對象包含屬性和方法（或者狀態(tài)和操作）： 屬性反映對象的存在，也是區(qū)別于其他對象的要素； 方法是對象提供給外界的接口。 能夠提供服務(wù)（通過COM接口） 對象的實(shí)現(xiàn)由組件完全包裝起來,2.1.1 COM對象的標(biāo)識CLSID,COM組件的位置透明性 客戶程序并不直接訪問COM對象，而是通過一個(gè)唯一的全局標(biāo)識符進(jìn)行對象的創(chuàng)建和初始化工作。 可選的標(biāo)識符方案： 字符串形式：可讀性好，名字沖突的可能性大 定長位數(shù)的整數(shù)：

3、如何保證唯一性？（管理組織 / 大隨機(jī)數(shù)） GUID 是COM規(guī)范采取的方案 是一個(gè)128位的隨機(jī)數(shù) 不絕對保證唯一性，但發(fā)生沖突的可能性非常小 例如： 54BF6567-1007-11D1-B0AA-444553540000 ,GUID續(xù),GUID的C/C+結(jié)構(gòu)描述 typedef struct _GUID DWORD Data1; WORD Data2; WORD Data3; BYTE Data48; GUID ; 保證隨機(jī)性的考慮 空間上：網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)通常取網(wǎng)卡的地址（唯一的） 時(shí)間上：同一機(jī)器在不同時(shí)候產(chǎn)生的標(biāo)識符總不相同,GUID （續(xù)）,產(chǎn)生GUID的工具 Visual C+提

4、供的兩個(gè)工具： UUIDGen.exe ：命令行程序 GUIDGen.exe ：基于對話框的程序 COM庫提供的API函數(shù) HRESULT CoCreateGuid ( GUID * pguid) ; GUID 與 CLSID CLSID是標(biāo)識COM對象的GUID 二者在結(jié)構(gòu)上完全一致,2.1.2 COM對象與C+對象的比較,層次差異 COM對象建立在二進(jìn)制級的基礎(chǔ)上 C+對象建立在源代碼級的基礎(chǔ)上 封裝特性 COM對象的數(shù)據(jù)完全封裝在對象內(nèi)部，不能直接訪問 C+對象的公有數(shù)據(jù)成員是可以訪問的 可重用性 COM對象的重用表現(xiàn)為包容和聚合 C+對象的重用表現(xiàn)為繼承與組合 多態(tài)性的表現(xiàn)形式不同 C

5、OM對象的多態(tài)需要通過接口來表現(xiàn),2.2 COM接口,基本內(nèi)容 接口定義與標(biāo)識 用C+定義接口 IDL 接口的內(nèi)存模型 接口的特點(diǎn),2.2.2 接口定義和標(biāo)識,定義 是一個(gè)函數(shù)集，以二進(jìn)制的形式給出了從一方到另一方的調(diào)用規(guī)范；函數(shù)的地址封裝在一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。 這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為“接口函數(shù)表” 在C+中稱為“虛函數(shù)表”，簡稱vtable 對于一個(gè)接口來說，它的vtable是確定的，即： 接口成員函數(shù)的個(gè)數(shù)是不變的； 其先后順序也是不變的 客戶程序通過一個(gè)指向vtable的指針來調(diào)用接口成員函數(shù),COM接口結(jié)構(gòu),COM接口舉例（C語言）,struct IDictionaryVtble; struct

6、 IDictionary IDictionaryVtble * pVtbl ; ; struct IDictionaryVtble BOOL ( * Initialize) (Idictionary * this); BOOL ( * LoadLibrary) (Idictionary * this, String); void ( * FreeLibrary) (Idictionary * this); ;,COM接口標(biāo)識-IID,Interface Identifier 是GUID的一種用法 例如： extern “C” const IID IID_Iunkown = 0 x0000000

7、0, 0 x0000, 0 x0000 0 xc0, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x46 ; 如果客戶程序要使用一個(gè)COM對象的某個(gè)接口，必須知道該接口的IID以及它能提供的方法。,2.2.3 用C+語言定義接口,COM接口結(jié)構(gòu)中的vtable與class的vtable完全一致 因此，用class描述COM接口是最方便的手段 舉例： class IDictionary virtual BOOL Initialize() = 0; virtual BOOL LoadLibrary(String) = 0; virtual void Fr

8、eeLibrary() = 0; ;,類IDictionary的內(nèi)存結(jié)構(gòu),2.2.4 接口描述語言IDL,以O(shè)SF 的 IDL為基礎(chǔ) 基本數(shù)據(jù)類型 與C語言非常接近，包括結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、枚舉、typedef等 interface coclass library 可以產(chǎn)生類型庫,舉例,interface IDictionary HRESULT Initialize(); HRESULT LoadLibrary(in string); HRESULT InsertWord(in string, in string); HRESULT DeleteWord(in string); HRESULT Loo

9、kupWord(in string, out string *); HRESULT RestoreLibrary(in string); HRESULT FreeLibrary(); ; VC+的MIDL可以由IDL文件生成C/C+接口描述,IDL的意義,IDL語言無關(guān) 跨語言的中間語言 MIDL.exe產(chǎn)生C+頭文件定義 相當(dāng)于C+定義 MIDL.exe產(chǎn)生TLB類型庫 COM本身提供了一套基礎(chǔ)設(shè)施來解釋類型庫 所有的標(biāo)準(zhǔn)接口都可以在SDK中找到IDL描述,編譯IDL文件,2.2.5 接口的內(nèi)存模型,如果我們用C+實(shí)現(xiàn)字典對象，則類定義為： class CDictionary : publi

10、c IDictionary public : CDictionary(); CDictionary(); public : virtual BOOL Initialize(); virtual BOOL LoadLibrary(String); / private : struct DictWord *m_pData; char *m_DictFilename128; / ;,接口和字典對象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖,多個(gè)字典對象與接口的內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖,不同方法實(shí)現(xiàn)的字典對象與接口關(guān)系,2.2.6 接口的特點(diǎn),二進(jìn)制特性 接口不變性 繼承性(擴(kuò)展性) 多態(tài)性運(yùn)行過程中的多態(tài)性 (lecture over),2.

11、3 IUnkown 接口,所有的COM接口都必須從IUnknown派生，原因在于Iunknown接口提供了兩個(gè)重要的特性： 生存期控制：通過“引用計(jì)數(shù)”來控制 接口查詢：QueryInterface函數(shù) Iunknown的IDL定義： Interface IUnknown HRESULT QueryInterface( in REFIID iid, out void * ppv ) ; ULONG AddRef( void ) ; ULONG Release( void ) ; ,2.3 IUnkown 接口（續(xù)）,Iunknown的C+定義： class IUnknown public: v

12、irtual HRESULT _stdcall QueryInterface( const IID,2.3.1 引用計(jì)數(shù),目的：是為了控制對象的生命周期 多個(gè)客戶可以獨(dú)立地控制對象的生存 引用計(jì)數(shù)反映了COM對象被客戶引用的個(gè)數(shù) 引用計(jì)數(shù)是個(gè)整數(shù)，從0開始 兩個(gè)操作：增 1 和 減 1 當(dāng)客戶得到一個(gè)指向?qū)ο蟮慕涌谥羔槙r(shí)，引用計(jì)數(shù)1； 當(dāng)客戶用完該接口指針時(shí)，引用計(jì)數(shù)1； 當(dāng)引用計(jì)數(shù)為0時(shí)，表示沒有客戶在使用對象或者接口刪除,2.3.2 實(shí)現(xiàn)引用計(jì)數(shù),引用計(jì)數(shù)多實(shí)現(xiàn)方案的原因 一個(gè)COM組件可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)COM對象 一個(gè)COM對象可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)COM接口 組件級實(shí)現(xiàn) ？ 對象級實(shí)現(xiàn) ？ 接口級實(shí)現(xiàn)

13、？ 實(shí)現(xiàn)方案比較（參見下頁的圖） 設(shè)置一個(gè)針對整個(gè)組件的全局引用計(jì)數(shù) 所有對象必須一起釋放 計(jì)數(shù)分辨率太粗 為每個(gè)COM對象設(shè)置一個(gè)引用計(jì)數(shù)（折中方案） 為每個(gè)接口設(shè)置一個(gè)引用計(jì)數(shù) 客戶不一定會用到對象的所有接口，造成資源浪費(fèi) 計(jì)數(shù)分辨率太細(xì),實(shí)現(xiàn)引用計(jì)數(shù)的層次（或粒度）,重新定義IDictionary,class IDictionary : public IUnknown virtual BOOL Initialize() = 0; virtual BOOL LoadLibrary(String) = 0; virtual BOOL InsertWord(String, String) =

14、0; virtual void DeleteWord(String) = 0; virtual BOOL LookupWord(String, String *) = 0; virtual BOOL RestoreLibrary(String) = 0; virtual void FreeLibrary() = 0; ;,重新定義CDictionary,class CDictionary : public IDictionary public : CDictionary(); CDictionary(); public : virtual HRESULT QueryInterface(cons

15、t IID,部分實(shí)現(xiàn)代碼,CDictionary:CDictionary () m_Ref = 0; / . initialize ULONG CDictionary:AddRef () m_Ref +; return (ULONG) m_Ref; ULONG CDictionary:Release () m_Ref -; return (ULONG) m_Ref; ,客戶控制引用計(jì)數(shù)的基本規(guī)則,1、客戶創(chuàng)建了組件對象并獲得了第一個(gè)接口指針后，引用計(jì)數(shù)應(yīng)該為1（ 0+1 1） 2、在客戶程序中，當(dāng)把接口指針賦給其它變量時(shí)，應(yīng)該調(diào)用AddRef，使引用計(jì)數(shù)增1； 3、在客戶程序中，當(dāng)一個(gè)接口指針

16、被用完之后，應(yīng)該調(diào)用Release，使引用計(jì)數(shù)減1；,客戶代碼舉例,IDictionary * pIDictionary = CreateObject(CLSID_Dictionary, IID_Dictionary); if( pIDictionary = NULL ) return; / reference count is 1 / load the dictionary BOOL retValue = pIDictionary-LoadLibrary(eng_ch.dict); if (retValue = FALSE) pIDictionary-Release(); return; .

17、 IDictionary *pIDictionaryForWord = pIDictionary; pIDictionaryForWord -AddRef(); / Insert or delete some word pIDictionaryForWord -InsertWord(.,.); pIDictionaryForWord -DeleteWord(.); pIDictionaryForWord -Release ( ); . / finally, release dictionary object pIDictionary-Release ( );,2.3.3 使用引用計(jì)數(shù)的規(guī)則,1

18、、函數(shù)參數(shù)中使用接口指針變量 輸入?yún)?shù)：一般不用調(diào)用AddRef和Release 輸出參數(shù)或返回一個(gè)接口指針變量： 相當(dāng)于生成了一個(gè)新的接口指針接口指針， 因此，需要調(diào)用AddRef 輸入輸出參數(shù) 如果參數(shù)未被修改，則不用調(diào)用AddRef和Release；否則： 在參數(shù)被修改前，對傳進(jìn)來的原接口指針調(diào)用Release，在參數(shù)被修改之后，對新的接口指針調(diào)用AddRef。,2.3.3 使用引用計(jì)數(shù)的規(guī)則（續(xù)1）,2、局部接口指針變量： 指的是用已有的值對局部變量賦值； 可以不調(diào)用AddRef和Release。 3、全局接口指針變量： 作為輸入?yún)?shù)傳給函數(shù)之前，調(diào)用AddRef 函數(shù)返回之后，調(diào)用R

19、elease 4、類成員變量 在類的作用域內(nèi)，成員變量相當(dāng)于全局變量，因此用R3.,2.3.3 使用引用計(jì)數(shù)的規(guī)則（續(xù)2）,5、當(dāng)以上情況都不合適時(shí)，采用下面的一般性規(guī)則: 在順序執(zhí)行過程中，如果要對一個(gè)接口指針變量賦值，則對賦值后的接口指針變量調(diào)用AddRef，并且，如果賦值前的接口指針變量還沒有結(jié)束，則賦值前必須對它調(diào)用Release以便先結(jié)束它的使用。 如果要結(jié)束使用一個(gè)接口指針變量，以后不再用到它了，則調(diào)用Release函數(shù)。 盡量養(yǎng)成遵循規(guī)則的好習(xí)慣，以免出現(xiàn)錯(cuò)誤。 在整個(gè)生存期內(nèi)，AddRef與Release一定要配對，否則： 漏掉AddRef，程序出錯(cuò) 漏掉Release，對象永

20、不釋放,2.3.3 使用引用計(jì)數(shù)的規(guī)則（續(xù)3）,頻繁調(diào)用AddRef和Release會降低程序運(yùn)行效率 需要靈活運(yùn)用，明顯可以省略時(shí)要省略，比如： IDictionary * pIDictionaryForWord = pIDictionary; pIDictionaryForWord -AddRef(); / Insert or delete some word pIDictionaryForWord -InsertWord(.,.); pIDictionaryForWord -DeleteWord(.); pIDictionaryForWord -Release ( ); ,2.3.4 接

21、口查詢,問題的提出 一個(gè)COM對象可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，客戶程序可以在運(yùn)行時(shí)刻對COM對象的接口進(jìn)行詢問，以確定其是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。但對象的多個(gè)接口之間如何聯(lián)系起來呢？ 通過IUnknown接口的QueryInterface函數(shù)解決。 QueryInterface函數(shù)的形式 HRESULT QueryInterface( in REFIID iid, out void * ppv ); 輸入?yún)?shù)iid是欲查詢接口的IID 輸出參數(shù)ppv為查詢得到的結(jié)果接口指針 如果對象沒有實(shí)現(xiàn)iid所標(biāo)識的接口，則ppv為空（NULL） 函數(shù)的返回值是一個(gè)32位的整數(shù)，含義為： S_OK，查到了指定的接口，接口指針放

22、在ppv中； E_NOINTERFACE，沒有這個(gè)接口，ppv為NULL; E_UNEXPECTED，發(fā)生了意外， ppv為NULL。,客戶程序如何調(diào)用QueryInterface?,假設(shè)字典組件除了實(shí)現(xiàn)了IUnknown接口外，還實(shí)現(xiàn)了IDictionary接口和ISpellCheck接口，則客戶程序只要得到其中的一個(gè)接口指針，就可以得到另外任何一個(gè)接口指針。下面是具體的例子： /create a new dictionary object, and got the first interface pointer IDictionary * pIDictionary = CreateObje

23、ct(CLSID_Dictionary, IID_Dictionary); if( pIDictionary = NULL ) return; / reference count is 1 / load the dictionary retValue = pIDictionary-LoadLibrary(eng_ch.dict); if (retValue = FALSE) pIDictionary-Release(); return; .,調(diào)用QueryInterface(續(xù)),ISpellCheck *pISpellCheck; HRESULT result = pIDictionary-

24、QueryInterface(IID_SpellCheck, (void *) .,2.3.6 QueryInterface函數(shù)的實(shí)現(xiàn),假設(shè)字典對象類CDictionary的定義如下： class CDictionary : public IDictionary , public ISpellCheck public : CDictionary(); CDictionary(); public : / IUnknown member function virtual HRESULT QueryInterface(const IID,CDictionary的定義(續(xù)),/ IDictionary member function virtual BOOL _stdcall Initialize(); virtu