（模式识别与智能系统专业论文）opc数据访问客户端开发库的研究与实现.pdf

华北电力大学( 北京) 硕士学位论文 摘要 o p c ( o l e f o r p r o c e s s c o n t r o l ) 是过程 控制t 业中 的新兴 标 准， 基于m i c r o s o f t 的 c o m / d c o m 技术，它包括一整套用于过程控制自 动化接口和方法的标准集。本文 要解决 的 任 务 就 是 如 何 开 发o p c 客 户 端 应 用 程 序， 论 文 介 绍了6 p c 技 术产生的 背 景，以及它的主要特点与发展状况，并深入剖析了其核心c o m / d c o m技术。然后 重点分析了o p c数据访问规范及o p c客户端与服务器的通信机制。接着介绍了如 何开发以动态链接库形式封装的客户端快速开发工具，这是本论文的核心。最后介 绍了对 o p c客户端开发库的测试，及使用该库完成一个完整的 o p c客户端应用程 序。经测试，该o p c客户端开发库具有良好的灵活性和封装性，与o p c服务器能 够很好进行协调， 提供了完善的错误处理机制， 使客户开发的o p c客户应用程序更 加安全可靠。 关键词:o p c ; o p c客户端:o p c d a ; o p c 开发工具;d l l abs t ract t h e m i s s i o n t h a t t h i s a r t i c l e w a n t t o s o l v e i s h o w t o d e v e l o p t h e o p c r a p i d c l i e n t d e v e l o p m e n t l i b r a r y . f i r s t t h e a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e p r o d u c i n g b a c k g r o u n d , ma i n c h a r a c t e r i s t i c s a n d d e v e l o p m e n t c o n d i t i o n o f o p c t e c h n i q u e , t h e n a n a l y z e s i t s c o r e c o m / d c o m t e c h n i q u e . i n o r d e r t o d e c r e a s e t h e d i f f i c u l t y o f o p c c l i e n t s d e v e l o p m e n t , a n d a l s o t o o b t a i n m o r e f u n c t i o n s , i t s n e c e s s a r y t o r e a l i z e a c u r r e n t o p c r a p i d d e v e l o p m e n t l i b r a r y .t h i s p a p e r e x p l a i n s h o w t o c r e a t e a f r a m e t o d e v e l o p t h e l i b r a r y , a n d i n t r o d u c e s h o w t o d e v e l o p a o p c c l i e n t a p p l i c a t i o n w i t h t h e r a p i d c l i e n t d e v e l o p m e n t l i b r a r y ( d l l ) , a n d d e s c r i b e s h o w t o u s e t h e f u n c t i o n s t h a t t h e d l l e x p o r t s t o c o n n e c t a o p c s e r v e r , t o b r o w s e d a t a i n o p c s e r v e r , t o c r e a t e a g r o u p o b j e c t a n d a i t e m o b j e c t i n d e t a i l . i t s m e n t i o n e d t h a t u s i n g t h e c a l l b a c k f u n c t i o n s t o r e a d , w r i t e a n d s u b s c r i b e t h e d a t a i n o p c s e r v e r . f i n a l l y i t s n e c e s s a r y t o t e s t t h e r a p i d c l i e n t d e v e l o p m e n t l i b r a r y b y w r i t i n g a c l i e n t a p p l i c a t i o n , a n d t h e r e s u l t o f t h e t e s t i n d i c a t e s t h a t t h e d e v e l o p m e n t l i b r a r y h a s g o o d fl e x i b i l i t y a n d s e c u r i t y f o r o p c c l i e n t . l i p e n g c o n t r o l t h e o r y a n d e n g i n e e r i n 助 d i r e c t e d b y a s s o c i a t e p r o f . l u h u i m i n g k e y w o r d s : o p c; o p c c l i e n t ; o p c c l i e n t ; o p c d e v e l o p m e n t t o o l s ; d l l 华北电力大学( 北京) 硕士学位论文 摘要 o p c ( o l e f o r p r o c e s s c o n t r o l ) 是过程 控制t 业中 的新兴 标 准， 基于m i c r o s o f t 的 c o m / d c o m 技术，它包括一整套用于过程控制自 动化接口和方法的标准集。本文 要解决 的 任 务 就 是 如 何 开 发o p c 客 户 端 应 用 程 序， 论 文 介 绍了6 p c 技 术产生的 背 景，以及它的主要特点与发展状况，并深入剖析了其核心c o m / d c o m技术。然后 重点分析了o p c数据访问规范及o p c客户端与服务器的通信机制。接着介绍了如 何开发以动态链接库形式封装的客户端快速开发工具，这是本论文的核心。最后介 绍了对 o p c客户端开发库的测试，及使用该库完成一个完整的 o p c客户端应用程 序。经测试，该o p c客户端开发库具有良好的灵活性和封装性，与o p c服务器能 够很好进行协调， 提供了完善的错误处理机制， 使客户开发的o p c客户应用程序更 加安全可靠。 关键词:o p c ; o p c客户端:o p c d a ; o p c 开发工具;d l l abs t ract t h e m i s s i o n t h a t t h i s a r t i c l e w a n t t o s o l v e i s h o w t o d e v e l o p t h e o p c r a p i d c l i e n t d e v e l o p m e n t l i b r a r y . f i r s t t h e a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e p r o d u c i n g b a c k g r o u n d , ma i n c h a r a c t e r i s t i c s a n d d e v e l o p m e n t c o n d i t i o n o f o p c t e c h n i q u e , t h e n a n a l y z e s i t s c o r e c o m / d c o m t e c h n i q u e . i n o r d e r t o d e c r e a s e t h e d i f f i c u l t y o f o p c c l i e n t s d e v e l o p m e n t , a n d a l s o t o o b t a i n m o r e f u n c t i o n s , i t s n e c e s s a r y t o r e a l i z e a c u r r e n t o p c r a p i d d e v e l o p m e n t l i b r a r y .t h i s p a p e r e x p l a i n s h o w t o c r e a t e a f r a m e t o d e v e l o p t h e l i b r a r y , a n d i n t r o d u c e s h o w t o d e v e l o p a o p c c l i e n t a p p l i c a t i o n w i t h t h e r a p i d c l i e n t d e v e l o p m e n t l i b r a r y ( d l l ) , a n d d e s c r i b e s h o w t o u s e t h e f u n c t i o n s t h a t t h e d l l e x p o r t s t o c o n n e c t a o p c s e r v e r , t o b r o w s e d a t a i n o p c s e r v e r , t o c r e a t e a g r o u p o b j e c t a n d a i t e m o b j e c t i n d e t a i l . i t s m e n t i o n e d t h a t u s i n g t h e c a l l b a c k f u n c t i o n s t o r e a d , w r i t e a n d s u b s c r i b e t h e d a t a i n o p c s e r v e r . f i n a l l y i t s n e c e s s a r y t o t e s t t h e r a p i d c l i e n t d e v e l o p m e n t l i b r a r y b y w r i t i n g a c l i e n t a p p l i c a t i o n , a n d t h e r e s u l t o f t h e t e s t i n d i c a t e s t h a t t h e d e v e l o p m e n t l i b r a r y h a s g o o d fl e x i b i l i t y a n d s e c u r i t y f o r o p c c l i e n t . l i p e n g c o n t r o l t h e o r y a n d e n g i n e e r i n 助 d i r e c t e d b y a s s o c i a t e p r o f . l u h u i m i n g k e y w o r d s : o p c; o p c c l i e n t ; o p c c l i e n t ; o p c d e v e l o p m e n t t o o l s ; d l l y7 1 2 9 9 4 匕 o口 尸a明 本人郑重声明: 此处所提交的硕士学位论文 o p c数据访问客户端开发库 的研究与实现 ， 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间， 在导师指导下进行 的研究工作和取得的研究成果。 据本人所知， 除了文中特别加以标注和致谢之处 外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得华北电 力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本 研究所做的 任何贡献均己 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名:日期: 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、 使用学位论文的规定， 即: 学校有 权保管、 并向 有关部门 送交学位论文的原件与复印件; 学校可以 采用影印、 缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文;学校可允许学位论文被查阅或借阅: 学校可以学术交流为目 的， 复制赠送和交换学位论文;同意学校可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名: 导师签名: 日期: 日期: 华 北电力大 学( 北京姆 卜 学位论.文 第一章 引言 1 . 1 o p c技术概述 随着计算机、微电子、通信和网络技术的发展，工业控制领域也发生着深刻的 变化，新的过程控制信息体系形成，由低层到上层依次为现场智能控制层，工业过 程管理层和经营决策层。智能仪表在工业现场的大量采用，提供了以前无法得到的 大量信息，各个层次的集成使得每个层次的信息传递变得非常必要。这就存在着计 算 机内 部 应用程序对现场信息的 共享和 交互问 题。 o p c ( o l e f o r p r o c e s s c o n t r o l ) 技术就是在这样的背景下走上工业控制领域技术发展舞台的。 1 . 1 . 1 o p c技术产生的背景 传统的 s c a d a 监控与数据采集系统) 开发中出现的一个主要问 题是软件的重 复开发，软件不能够重用，资源不能共享，造成大量人力与物力资源的浪费。随着 计算机软件的发展，这种情况有所改观，高级语言中库函数的采用，实现了一定程 度上资源的共享，尤其是面向对象的方法的应用，使得我们可以利用面向对象的继 承等方法大量重用源代码。但这些重用只是对源代码级的重用而不是对可执行文件 级的重用，对每一类库都要重新编译，所以并没有真正实现资源共享，并且对某个 某个模块中某个类库的修改将“ 触一发而动全身” ，引起所有引用该类库的模块的修 改，因此非常难以实现某个模块的升级。同时，为一种语言开发的类库以及函数库 都不能够为其他语言所用，也大大限制了软件的重用。 一般实时监控系统为分布式的结构，实现了人机接口、通信、数据处理等功能 在网络上的分布，同时将一个系统划分为各个子系统，降低了系统的复杂程度，改 善了系统性能，便于整个系统的开发，减少了开发周期与维护费用。但由于系统各 个计算机的通信协议依赖于某个厂家，没有形成统一的标准，不同厂家之间的软件 与硬件的集成难于实现。因此也没有真正实现不同厂家的软件共享。 从更广泛的意义上看，新的过程控制信息体系的各层都有着各自的要求，他们 都要求信息的一致性。 现场控制层:智能现场设备的出现，可以提供过去不能提供的大量丰富的有关 此现场设备的信息。所有这些信息必须以一致的方式提供给客户应用程序。 过程管理层:d c s( 集散控制系统)和 s c a d a必须以统一的方式为操作员和 工程师等决策者提供数据。 经营决策层:对生产过程信息的综合，有助于企业最优生产，节省财政开支。 而向客户应用程序以统一的方式提供信息，可最小化企业在信息综合上的精力。 华 北电力大 学( 北京姆 卜 学位论.文 第一章 引言 1 . 1 o p c技术概述 随着计算机、微电子、通信和网络技术的发展，工业控制领域也发生着深刻的 变化，新的过程控制信息体系形成，由低层到上层依次为现场智能控制层，工业过 程管理层和经营决策层。智能仪表在工业现场的大量采用，提供了以前无法得到的 大量信息，各个层次的集成使得每个层次的信息传递变得非常必要。这就存在着计 算 机内 部 应用程序对现场信息的 共享和 交互问 题。 o p c ( o l e f o r p r o c e s s c o n t r o l ) 技术就是在这样的背景下走上工业控制领域技术发展舞台的。 1 . 1 . 1 o p c技术产生的背景 传统的 s c a d a 监控与数据采集系统) 开发中出现的一个主要问 题是软件的重 复开发，软件不能够重用，资源不能共享，造成大量人力与物力资源的浪费。随着 计算机软件的发展，这种情况有所改观，高级语言中库函数的采用，实现了一定程 度上资源的共享，尤其是面向对象的方法的应用，使得我们可以利用面向对象的继 承等方法大量重用源代码。但这些重用只是对源代码级的重用而不是对可执行文件 级的重用，对每一类库都要重新编译，所以并没有真正实现资源共享，并且对某个 某个模块中某个类库的修改将“ 触一发而动全身” ，引起所有引用该类库的模块的修 改，因此非常难以实现某个模块的升级。同时，为一种语言开发的类库以及函数库 都不能够为其他语言所用，也大大限制了软件的重用。 一般实时监控系统为分布式的结构，实现了人机接口、通信、数据处理等功能 在网络上的分布，同时将一个系统划分为各个子系统，降低了系统的复杂程度，改 善了系统性能，便于整个系统的开发，减少了开发周期与维护费用。但由于系统各 个计算机的通信协议依赖于某个厂家，没有形成统一的标准，不同厂家之间的软件 与硬件的集成难于实现。因此也没有真正实现不同厂家的软件共享。 从更广泛的意义上看，新的过程控制信息体系的各层都有着各自的要求，他们 都要求信息的一致性。 现场控制层:智能现场设备的出现，可以提供过去不能提供的大量丰富的有关 此现场设备的信息。所有这些信息必须以一致的方式提供给客户应用程序。 过程管理层:d c s( 集散控制系统)和 s c a d a必须以统一的方式为操作员和 工程师等决策者提供数据。 经营决策层:对生产过程信息的综合，有助于企业最优生产，节省财政开支。 而向客户应用程序以统一的方式提供信息，可最小化企业在信息综合上的精力。 华 北电力人 学( 北京) 硕卜 学 位论文 为了有效地完成信息集成，关键是制订一种集中于数据访问而不是数据类型的 开放的、 有效的通信标准。 定义o p c的目 的就是为应用程序访问工厂前台提供共同 的方法，允许兼容的应用程序无缝的访问生产环境中的数据。 图1 - 1说明了o p c技术应用前后的软件结构框图比较，从中可以看到 o p c技 术的优势。 应用软件 笠 应用软件 y (.笋 服务器 a 服务器 c 应用软件 x o p c 客户 应用软件 y o p c客户 !opca $ opca raa 2 . 1 c o m技术简介 2 . 1 . 1 c o m概念 c o m ( c o m p o n e n t o b j e c t m o d e l ， 组件对 象模型) 是由m i c r o s o f t 提出的 组件标 准，是 o l e , a c t i v e x , d c o m技术的基础，它不仅定义了组件程序之间进行交互 的标准，并且也提供了组件程序运行所需的环境。该模型的定义是为了实现语言无 关、厂商无关、位置透明以及减少版本问题，从而使得来自不同厂商的、不同语言 编写和运行在不同平台上的c o m对象能够彼此协调地运行，共同实现某一任务。 在 c o m标准中，一个组件程序也被称为一个模块，它可以是一个动态连接库 ( d l l ) ，被称为进程内组件 ( i n - p r o c e s s c o m p o n e n t ) ;也可以是一个可执行程序 ( e x e ) ， 被称作进程外组件 ( o u t - p r o c e s s c o m p o n e n t ) 。 一个组件程序可以包含一个 或多个组件对象，因为 c o m是以对象为基本单元的模型，所以在程序与程序之间 进行通信时，通信的双方应该是组件对象 ( 或 c o m对象) ，而组件程序 ( 或 c o m 程序)无论是d l l 程序还是e x e程序都是提供c o m对象的代码载体。 2 . 1 .2 c o m对象 c o m提供的是面向对象的组件模型，c o m组件提供给客户的是以对象形式封 装起来的实体。 客户程序与c o m组件程序进行交互的实体是c o m对象， 它并不关 心组件模块的名称和位置( 位置透明性) ， 但必须知道自己在与哪个 c o m对象交互。 类似于 c 十 + 语言中类 ( c l a s s )的概念，c o m对象也包含属性 ( 也称状态)和 方法 ( 也称操作) ，对象的状态反映了对象的存在，也是区别于其它对象的要素; 而对象所提供的方法就是对象提供给外界的接口，客户必须通过接口才能获得对象 的服务。对于 c o m 对象来说，接口是它与外界进行交互的唯一途径，因此，封装 特性是c o m对象的基本特征。 c o m对象不同于像c + 十 等面向对象语言中对象的概念，c o m对象是建立在二 进制可执行代码级的基础上，而 c 十 + 等语言中的对象是建立在源代码级基础上的， 因此 c o m对象是语言无关的，这一特性使用不同编程语言开发组件对象进行成为 可能。 c o m对象也具有可重用性，它表现在c o m对象的包容和聚合， 一个对象可以 完全使用另一个对象的所有功能。并且 c o m 对象的重用是动态的，即被 包容或被 华 北电力大 学( 北京) 硕七学位论文 第二章 o p g 技术的基础-g o m 技术 o f c技术是基于微软的 c o m i d c o m 技术而建立起来的一项技术，对 c o m/ d c o m技术的理解是它的难点所在，本章重点介绍的是 c o m/ d c o m技术。 ; 2 . 1 c o m技术简介 2 . 1 . 1 c o m概念 c o m ( c o m p o n e n t o b j e c t m o d e l ， 组件对 象模型) 是由m i c r o s o f t 提出的 组件标 准，是 o l e , a c t i v e x , d c o m技术的基础，它不仅定义了组件程序之间进行交互 的标准，并且也提供了组件程序运行所需的环境。该模型的定义是为了实现语言无 关、厂商无关、位置透明以及减少版本问题，从而使得来自不同厂商的、不同语言 编写和运行在不同平台上的c o m对象能够彼此协调地运行，共同实现某一任务。 在 c o m标准中，一个组件程序也被称为一个模块，它可以是一个动态连接库 ( d l l ) ，被称为进程内组件 ( i n - p r o c e s s c o m p o n e n t ) ;也可以是一个可执行程序 ( e x e ) ， 被称作进程外组件 ( o u t - p r o c e s s c o m p o n e n t ) 。 一个组件程序可以包含一个 或多个组件对象，因为 c o m是以对象为基本单元的模型，所以在程序与程序之间 进行通信时，通信的双方应该是组件对象 ( 或 c o m对象) ，而组件程序 ( 或 c o m 程序)无论是d l l 程序还是e x e程序都是提供c o m对象的代码载体。 2 . 1 .2 c o m对象 c o m提供的是面向对象的组件模型，c o m组件提供给客户的是以对象形式封 装起来的实体。 客户程序与c o m组件程序进行交互的实体是c o m对象， 它并不关 心组件模块的名称和位置( 位置透明性) ， 但必须知道自己在与哪个 c o m对象交互。 类似于 c 十 + 语言中类 ( c l a s s )的概念，c o m对象也包含属性 ( 也称状态)和 方法 ( 也称操作) ，对象的状态反映了对象的存在，也是区别于其它对象的要素; 而对象所提供的方法就是对象提供给外界的接口，客户必须通过接口才能获得对象 的服务。对于 c o m 对象来说，接口是它与外界进行交互的唯一途径，因此，封装 特性是c o m对象的基本特征。 c o m对象不同于像c + 十 等面向对象语言中对象的概念，c o m对象是建立在二 进制可执行代码级的基础上，而 c 十 + 等语言中的对象是建立在源代码级基础上的， 因此 c o m对象是语言无关的，这一特性使用不同编程语言开发组件对象进行成为 可能。 c o m对象也具有可重用性，它表现在c o m对象的包容和聚合， 一个对象可以 完全使用另一个对象的所有功能。并且 c o m 对象的重用是动态的，即被 包容或被 华北电力大学( 北京) 倾 卜 学 位论文 聚合对象的版本更新或功能增强后，包容或聚合对象根本不需要重新编译或者重新 设置。 2 . 1 .3 c o m对象的标识一c i s i d c o m组件的位置对客户来说是透明的，它并不直接去访问c o m组件， 客户程 序是通过一个全局唯一标识符进行对象的创建和初始化工作。 c o m规范采用的全局 唯一标识符( q u i d , g l o b a l u n i q u e i d e n t i f i e r ) 是一个1 2 8 位的随机数， 不需要专门 机构进行分配和管理，但由于它的随机性，所以并不绝对保证唯一性，但发生标识 符相重的可能性非常小，因为它的随机性是通过空间性和时间值两方面予以保证 的。 v i s u a l c + + 提供了两个工具可产生1 2 8 为g u i d : u u i d g e n . e x 。 和g u i d g e n . e x e , 前者是一个命令行程序，后者是一个基于对话框的程序，这样免去了手工构造 1 2 8 位g u i d的麻烦。 c l s i d是用来标识 c o m对象的 g u i d,因此 c l s i d在结构定义上与 g u i d一 致。如在c / c + + 中可如下描述: t y p e d e f s t r u c t _ g u i d u n s i g n e d l o n g x ; u n s i g n e d s h o r t s l ; u n s i g n e d s h o r t s 2 ; u n s i g n e d c h a r c 8 ; g u i d ; t y p e d e f g u i d c l s i d ; e x t e r n c c o n s t c l s i d c l s i d _ o p c s e r v e r 二 o x a b b e 4 8 8 8 ,o x c a d o , o x 4 a 9 3 , o x a 3 ,0 x 0 7 , o x o f , o x l 5 , o x 7 2 , o x b 4 , o x 3 f , o x 7 6 ; 注: e x t e r n c ，表示 使 用c 编 译 规则。 2 . 2 c o m 接口 c o m对象和它的客户之间通过接口进行交互， 因此c o m接口的定义至关重要。 c o m规范的核心内容就是关于接口的定义。 接口的标识、 接口的调用习惯、 参数处 理、 接口与对象的关系以及接口与c / c + 十 的关系、 c o m接口所具有的特性等都需要 仔细探讨。 2 .2 . 1 接口的定义和标识 从技术上讲，接口是包含了一组函数的数据结构，通过这组数据结构，客户代 码可以调用组件对象的功能。接口定义了一组成员函数，这组成员函数是组件对象 . 6. 华北电力大学( 北京) 倾 卜 学 位论文 聚合对象的版本更新或功能增强后，包容或聚合对象根本不需要重新编译或者重新 设置。 2 . 1 .3 c o m对象的标识一c i s i d c o m组件的位置对客户来说是透明的，它并不直接去访问c o m组件， 客户程 序是通过一个全局唯一标识符进行对象的创建和初始化工作。 c o m规范采用的全局 唯一标识符( q u i d , g l o b a l u n i q u e i d e n t i f i e r ) 是一个1 2 8 位的随机数， 不需要专门 机构进行分配和管理，但由于它的随机性，所以并不绝对保证唯一性，但发生标识 符相重的可能性非常小，因为它的随机性是通过空间性和时间值两方面予以保证 的。 v i s u a l c + + 提供了两个工具可产生1 2 8 为g u i d : u u i d g e n . e x 。 和g u i d g e n . e x e , 前者是一个命令行程序，后者是一个基于对话框的程序，这样免去了手工构造 1 2 8 位g u i d的麻烦。 c l s i d是用来标识 c o m对象的 g u i d,因此 c l s i d在结构定义上与 g u i d一 致。如在c / c + + 中可如下描述: t y p e d e f s t r u c t _ g u i d u n s i g n e d l o n g x ; u n s i g n e d s h o r t s l ; u n s i g n e d s h o r t s 2 ; u n s i g n e d c h a r c 8 ; g u i d ; t y p e d e f g u i d c l s i d ; e x t e r n c c o n s t c l s i d c l s i d _ o p c s e r v e r 二 o x a b b e 4 8 8 8 ,o x c a d o , o x 4 a 9 3 , o x a 3 ,0 x 0 7 , o x o f , o x l 5 , o x 7 2 , o x b 4 , o x 3 f , o x 7 6 ; 注: e x t e r n c ，表示 使 用c 编 译 规则。 2 . 2 c o m 接口 c o m对象和它的客户之间通过接口进行交互， 因此c o m接口的定义至关重要。 c o m规范的核心内容就是关于接口的定义。 接口的标识、 接口的调用习惯、 参数处 理、 接口与对象的关系以及接口与c / c + 十 的关系、 c o m接口所具有的特性等都需要 仔细探讨。 2 .2 . 1 接口的定义和标识 从技术上讲，接口是包含了一组函数的数据结构，通过这组数据结构，客户代 码可以调用组件对象的功能。接口定义了一组成员函数，这组成员函数是组件对象 . 6. 华北电力大学( 北京) 倾 卜 学 位论文 聚合对象的版本更新或功能增强后，包容或聚合对象根本不需要重新编译或者重新 设置。 2 . 1 .3 c o m对象的标识一c i s i d c o m组件的位置对客户来说是透明的，它并不直接去访问c o m组件， 客户程 序是通过一个全局唯一标识符进行对象的创建和初始化工作。 c o m规范采用的全局 唯一标识符( q u i d , g l o b a l u n i q u e i d e n t i f i e r ) 是一个1 2 8 位的随机数， 不需要专门 机构进行分配和管理，但由于它的随机性，所以并不绝对保证唯一性，但发生标识 符相重的可能性非常小，因为它的随机性是通过空间性和时间值两方面予以保证 的。 v i s u a l c + + 提供了两个工具可产生1 2 8 为g u i d : u u i d g e n . e x 。 和g u i d g e n . e x e , 前者是一个命令行程序，后者是一个基于对话框的程序，这样免去了手工构造 1 2 8 位g u i d的麻烦。 c l s i d是用来标识 c o m对象的 g u i d,因此 c l s i d在结构定义上与 g u i d一 致。如在c / c + + 中可如下描述: t y p e d e f s t r u c t _ g u i d u n s i g n e d l o n g x ; u n s i g n e d s h o r t s l ; u n s i g n e d s h o r t s 2 ; u n s i g n e d c h a r c 8 ; g u i d ; t y p e d e f g u i d c l s i d ; e x t e r n c c o n s t c l s i d c l s i d _ o p c s e r v e r 二 o x a b b e 4 8 8 8 ,o x c a d o , o x 4 a 9 3 , o x a 3 ,0 x 0 7 , o x o f , o x l 5 , o x 7 2 , o x b 4 , o x 3 f , o x 7 6 ; 注: e x t e r n c ，表示 使 用c 编 译 规则。 2 . 2 c o m 接口 c o m对象和它的客户之间通过接口进行交互， 因此c o m接口的定义至关重要。 c o m规范的核心内容就是关于接口的定义。 接口的标识、 接口的调用习惯、 参数处 理、 接口与对象的关系以及接口与c / c + 十 的关系、 c o m接口所具有的特性等都需要 仔细探讨。 2 .2 . 1 接口的定义和标识 从技术上讲，接口是包含了一组函数的数据结构，通过这组数据结构，客户代 码可以调用组件对象的功能。接口定义了一组成员函数，这组成员函数是组件对象 . 6. 华北电力大学( 北京) 硕 : 学 位论文 暴露出来的所有信息，客户程序利用这些函数获得组件对象的服务。 客户程序用一个指向接口数据结构的指针来调用接口成员函数。 如图2 - 1 所示， 接口指针实际上又指向另一个指针， 这第二个指针指向一组函数， 成为接口函数表， 接口函数表中每一项为4 个字节长度的函数指针，每个函数指针与对象的具体实现 连接起来。 通过这种方式， 客户只要获得了接口指针， 就可调用到对象的实际功能。 d v t a b l e v ta bl e 图 2 - 1接口结构 通常我们把接口函数表称为虚函数表 ( v i r t u a l f u n c t i o n t a b l e ，简称v t a b l e ) ，指 向v t a b l 。 的 指针为p v t a b l e 。 对于一个接口 来说， 它的 虚函 数表v t a b l e 是确定的， 因 此接口成员函数个数是不变的，而且成员函数的先后顺序也是不变的;对于每个成 员函数其参数和返回值也是确定的。在一个接口的定义中，所有这些信息都必须在 二进制一级确定，不管什么语言，只要能支持这样的内存结构描述，就可以定义接 口 。 因为接口被用于组件程序和客户程序之间的通信桥梁，所以接口应该具有不变 性，一个 c o m对象可以支持很多个接口。但客户程序如何来标识一个接口呢?类 似于c o m对象的标识方法， c o m接口也采用全局唯一标识符， 被称为接口标识符 ( i i d, i n t e r f a c e i d e n t i f i e r ) 。如: e x t e r n c c o n s t i i d i i d i un k n o wn二 0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 , 0 x 0 0 0 0 ,0 x 0 0 0 0 , o x c o , 0 x 0 0 , o x o o , o x o o , o x o o , o x o o , o x o o , o x 4 6 ; 如果客户要使用一个 c o m 对象的某个接口，则它必须知道该接口的 i i d和接 口所能够提供的方法。 2 .2 .2 接口描述语言i d l c o m 规范采用 o s f ( o p e n s o f t w a r e f o u n d a t i o n ，开放软件基金会)的 d c e ( d i s t r i b u t e d c o m p u t i n g e n v i r o n m e n t ， 分布式计算环境) 规范描述远程调用接口i d l ( i n t e r f a c e d e s c r i p t i o n l a n g u a g e ， 接口 描述语言) 的 基础上， 进行扩 展形成了c o m接 口的描述语言。 接口描述语言提供了一种不依赖于任何语言的接口描述方法， 因此， 它可以成为组件程序和客户程序之间的共同语言。 c o m规范使用的i d l接口描述语言不仅可用于定义 c o m接口， 同时还定义了 一些常用的数据类型。 也可以描述自定义的数据结构，对于接口成员函数，我们可以 华北电力大学( 北京) 硕 : 学 位论文 暴露出来的所有信息，客户程序利用这些函数获得组件对象的服务。 客户程序用一个指向接口数据结构的指针来调用接口成员函数。 如图2 - 1 所示， 接口指针实际上又指向另一个指针， 这第二个指针指向一组函数， 成为接口函数表， 接口函数表中每一项为4 个字节长度的函数指针，每个函数指针与对象的具体实现 连接起来。 通过这种方式， 客户只要获得了接口指针， 就可调用到对象的实际功能。 d v t a b l e v ta bl e 图 2 - 1接口结构 通常我们把接口函数表称为虚函数表 ( v i r t u a l f u n c t i o n t a b l e ，简称v t a b l e ) ，指 向v t a b l 。 的 指针为p v t a b l e 。 对于一个接口 来说， 它的 虚函 数表v t a b l e 是确定的， 因 此接口成员函数个数是不变的，而且成员函数的先后顺序也是不变的;对于每个成 员函数其参数和返回值也是确定的。在一个接口的定义中，所有这些信息都必须在 二进制一级确定，不管什么语言，只要能支持这样的内存结构描述，就可以定义接 口 。 因为接口被用于组件程序和客户程序之间的通信桥梁，所以接口应该具有不变 性，一个 c o m对象可以支持很多个接口。但客户程序如何来标识一个接口呢?类 似于c o m对象的标识方法， c o m接口也采用全局唯一标识符， 被称为接口标识符 ( i i d, i n t e r f a c e i d e n t i f i e r ) 。如: e x t e r n c c o n s t i i d i i d i un k n o wn二 0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 , 0 x 0 0 0 0 ,0 x 0 0 0 0 , o x c o , 0 x 0 0 , o x o o , o x o o , o x o o , o x o o , o x o o , o x 4 6 ; 如果客户要使用一个 c o m 对象的某个接口，则它必须知道该接口的 i i d和接 口所能够提供的方法。 2 .2 .2 接口描述语言i d l c o m 规范采用 o s f ( o p e n s o f t w a r e f o u n d a t i o n ，开放软件基金会)的 d c e ( d i s t r i b u t e d c o m p u t i n g e n v i r o n m e n t ， 分布式计算环境) 规范描述远程调用接口i d l ( i n t e r f a c e d e s c r i p t i o n l a n g u a g e ， 接口 描述语言) 的 基础上， 进行扩 展形成了c o m接 口的描述语言。 接口描述语言提供了一种不依赖于任何语言的接口描述方法， 因此， 它可以成为组件程序和客户程序之间的共同语言。 c o m规范使用的i d l接口描述语言不仅可用于定义 c o m接口， 同时还定义了 一些常用的数据类型。 也可以描述自定义的数据结构，对于接口成员函数，我们可以 华北电力大学( 北京) 硕士 学位论文 指定每个参数的类型、输入输出特性，甚至支持可变长度的数组的描述。i d l支持 指针类型，与c / c + + t r 类似。 v i s u a l c + + 提供了mi d l工具，可以把i d l接口描述文件编译成c / c + + 兼容的 接口描述头文件 ( . h ) ，可被组件程序和客户程序所使用。 2 .2 .3 c o m接口特性 i 二进制特性 接口规范并不建立在任何编程语言的基础上，而是规定了二进制一级的标准。 任何语言只要有足够的表达能力，它就可以对接口进行描述，从而可以用于与组件 程序有关的应用开发。 2 .接口不变性 接口 是客户程序和组件程序之间的桥梁，应具有不变性，只要客户程序和组件 程序都按照即定的接口设计进行开发，则可保证两者独立开发结束后它们的协作能 力能达到预期的效果。 3 .继承性 ( 扩展性) 接口也可以继承发展，但接口继承只是说明继承，即派生的接口