COM原理及應用—-COM對象和介面

 1、COM對象的理解

　　 COM對象類似於C++語言中類的概念，類的每個執行個體代表一個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，方法就是介面。

　　2、COM對象的標識－CLSID

　　GUID是一個128位的隨機數，重複機率極低。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對象將資料完全封裝在對象的內部。C++對象的封裝是在語義上的封裝，通過不同的資料類型實現資料的封裝。

　　COM對象的可重用性通過包容和彙總實現。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介面體現，C++對象的多態性通過其虛函數體現。

　　4、COM介面的作用和意義

　　COM規範的核心內容是關於介面的定義，雖然COM本身並不複雜，但是圍繞COM介面有很多內容值得仔細探討，包括介面的標識、介面函數的調用習慣、參數處理、介面與對象的關係以及介面與C/C++的關係、COM介面多具有的特性等。

　　COM定義了一套完整的介面規範，不僅可以彌補API作為組件介面的不足，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、介面定義和標識

　　從技術上講，介面是包含了一組函數的資料結構，通過這組資料結構，客戶代碼可以調用組件對象的功能。

　　客戶程式用一個指向介面函數結構的指標來調用介面成員函數。實際上介面指標指向另一個指標pVtable。

　　介面函數表稱為虛函數表（Virtual Function Table ，簡稱vtable），指向vtable的指標為pVtable。對於一個介面來說，它的虛函數表vtable是確定的。

　　6、介面設計的問題

　　在介面成員函數中，字串變數必須用Unicode字元指標，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介面，需要有結構體struct定義其介面結構，介面成員函數必須有一個this指標。

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

　　class 型介面的說明要比struct 型介面的說明簡捷得多。

　　7、COM介面與對象的聯絡

　　介面類只是一種描述，並不提供具體的實現過程。如果COM對象要實現介面，則COM對象必須以某種方式把它自身與介面類聯絡起來，然後把介面類的指標暴露給客戶程式，於是客戶程式就可以調用對象的介面功能了。

　　用 class型介面通過把介面指標（this）與對象資料繫結在一起的方法實現對COM介面的支援比較直觀、簡捷易於理解。實際上，也可以採用其他的方法來實現介面，只要介面成員函數中this指標（即介面指標）與對象資料能建立確定的串連，在介面成員函數中可以訪問到對象資料即可。例如，VC++的MFC 庫和ATL（active template library ，Active Template Library）模板庫分別採用了不同的機制來提供對COM介面的支援。

　　8、介面描述語言IDL

　　COM 規範在採用OSF的DCE規範描述遠程調用介面IDL（interface description language ，介面描述語言）的基礎上，進行擴充形成了COM介面的描述語言。介面描述語言提供了一種不依賴於任何語言的介面描述方法，因此，它可以成為組件程式和客戶程式之間的共同語言。

　　COM 規範使用的IDL介面描述語言不僅可用於定義COM介面，同時還定義了一些常用的資料類型，也可以描述自訂的資料結構，對於介面成員函數，我們可以制定每個參數的類型、輸入輸出特性，甚至支援可變長度的數組的描述。VC++提供了MIDL工具，可以把IDL介面描述檔案編譯成C/C++相容的介面描述標頭檔（.h）。

　　9、介面的記憶體模型

　　COM對象往往有自己的屬性資料，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，資料屬性是不能公用的。

　　10、介面的特點

　　二進位特性

　　介面不變性

　　繼承性（擴充性）：類似於C++中類的繼承性，介面也可以繼承發展，但方式不同。類繼承不僅是說明繼承，也是實現繼承，即衍生類別可以繼承基類的函數實現，而介面繼承只是說明繼承，即派生的介面只繼承了基底介面的成員函數說明，而沒有繼承基底介面的實現。類繼承允許多重繼承，但介面繼承只允許單繼承。根據COM規範，所有介面都必須從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系統中，介面最後字母是“2”或“Ex”的，標煤它是一個繼承介面。

　　多態性：COM對象具有多態性，其通過COM介面體現。

　　11、IUnknown介面提供了兩個非常重要的特性：生存期控制（使用引用計數）和介面查詢。

　　12、IUnknown介面引用計數的設定層級

　　引用計數在組件一級實現則計數解析度太粗（選擇全域變數），在對象一級實現恰好（使用C++類的成員變數），在介面一級實現則計數解析度太細（使用類成員變數）。

　　13、使用引用計數的規則

　　根據不同場合使用或者傳遞介面指標標量進行分類，並給出相應的規則：

　　（1）函數的參數中使用介面指標變數。

　　輸入參數：由於輸入參數由調用函數控制，因此被調用函數執行過程中，介面指標一定保持有效，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傳回值。在C/C++語言中，輸出參數為一個指標變數（COM中不使用引用變數）。因為輸出參數相當於在被調用函數中產生了一個新的介面指標變數，因此，在被調用函數返回之前，對輸出參數應該調用AddRef使介面引用計數增1。這條規則也適用於函數傳回值為介面指標變數的情況。

　　輸入－輸出參數：在參數被修改之前，對原來傳進來的介面指標調用Release以使引用計數減1，在參數被修改之後，對新的介面指標變數調用AddRef，以標記對新的介面指標的引用。如果在函數執行過程中參數沒有被修改，則不需要改變。

　　（2）局部介面指標變數：因為在局部函數塊中，介面指標總是有效，所以，一個局部介面指標變數被賦了值並調用了介面成員函數，引用計數不需要改變。

　　（3）全域介面指標變數：把全域介面指標變數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介面指標變數，因為它是全域變數，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++中類成員變數為介面指標變數：因為對於類的範圍來講，成員變數相當於全域變數，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，如果要對一個介面指標變數賦值，則對賦值後的介面指標變數調用AddRef，並且，如果賦值前的介面指標變數還沒有結束，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介面指標變數，以後不再用到它了，則調用Release函數。

　　14、介面查詢

　　使用QueryInterface函數查詢介面，其傳回值有S_OK、E_NOINTERFACE、E_UNEXPECTED。

　　15、COM對象的介面原則

　　（1）對於同一個對象的不同介面指標，查詢得到的IUnknown介面必須完全相同。即每個對象的IUnknown介面指標是唯一的。

　　（2）介面對稱性。即對一個介面查詢其自身總應該成功。

　　（3）介面自反性。

　　（4）介面傳遞性。

　　（5）介面查詢時間無關性。

　　16、多介面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，把所支援的介面作為其基類，然後在對象類中實現介面成員函數；二是使用內嵌介面類成員。