《COM对象与接口》PPT课件.ppt

1、第二章 COM对象和接口,主要内容,COM对象的概念与特征 接口的定义与标识 接口的内存模型 接口的特点 IUknown接口 引用计数 接口查询 字典组件举例,COM基础三个概念,COM组件 组件：可独立发布的二进制组件 在Windows平台上表现为DLL或者EXE COM对象 通过COM接口提供服务 符合OO中对象的基本概念 COM接口 客户与对象之间的协议，对象实现COM接口，客户使用COM接口从而访问对象,需要思考的一些问题,COM组件 组件的类型：进程内组件（DLL）、进程外组件（EXE） 为方便起见，只讨论Windows平台上DLL类型的组件 COM对象 如何标识一个对象？对象以什么

2、形式存在？客户如何创建对象？ 对象如何暴露接口？一个或是多个？ COM接口 要求：跨编译器、跨语言、跨平台,2.1 COM对象,概念 COM对象是客户程序与组件程序进行交互的实体。 COM对象包含属性和方法（或者状态和操作）： 属性反映对象的存在，也是区别于其他对象的要素； 方法是对象提供给外界的接口。 能够提供服务（通过COM接口） 对象的实现由组件完全包装起来,2.1.1 COM对象的标识CLSID,COM组件的位置透明性 客户程序并不直接访问COM对象，而是通过一个唯一的全局标识符进行对象的创建和初始化工作。 可选的标识符方案： 字符串形式：可读性好，名字冲突的可能性大 定长位数的整数：

3、如何保证唯一性？（管理组织 / 大随机数） GUID 是COM规范采取的方案 是一个128位的随机数 不绝对保证唯一性，但发生冲突的可能性非常小 例如： 54BF6567-1007-11D1-B0AA-444553540000 ,GUID续,GUID的C/C+结构描述 typedef struct _GUID DWORD Data1; WORD Data2; WORD Data3; BYTE Data48; GUID ; 保证随机性的考虑 空间上：网络中的计算机通常取网卡的地址（唯一的） 时间上：同一机器在不同时候产生的标识符总不相同,GUID （续）,产生GUID的工具 Visual C+提

4、供的两个工具： UUIDGen.exe ：命令行程序 GUIDGen.exe ：基于对话框的程序 COM库提供的API函数 HRESULT CoCreateGuid ( GUID * pguid) ; GUID 与 CLSID CLSID是标识COM对象的GUID 二者在结构上完全一致,2.1.2 COM对象与C+对象的比较,层次差异 COM对象建立在二进制级的基础上 C+对象建立在源代码级的基础上 封装特性 COM对象的数据完全封装在对象内部，不能直接访问 C+对象的公有数据成员是可以访问的 可重用性 COM对象的重用表现为包容和聚合 C+对象的重用表现为继承与组合 多态性的表现形式不同 C

5、OM对象的多态需要通过接口来表现,2.2 COM接口,基本内容 接口定义与标识 用C+定义接口 IDL 接口的内存模型 接口的特点,2.2.2 接口定义和标识,定义 是一个函数集，以二进制的形式给出了从一方到另一方的调用规范；函数的地址封装在一个数据结构中。 这个数据结构称为“接口函数表” 在C+中称为“虚函数表”，简称vtable 对于一个接口来说，它的vtable是确定的，即： 接口成员函数的个数是不变的； 其先后顺序也是不变的 客户程序通过一个指向vtable的指针来调用接口成员函数,COM接口结构,COM接口举例（C语言）,struct IDictionaryVtble; struct

6、 IDictionary IDictionaryVtble * pVtbl ; ; struct IDictionaryVtble BOOL ( * Initialize) (Idictionary * this); BOOL ( * LoadLibrary) (Idictionary * this, String); void ( * FreeLibrary) (Idictionary * this); ;,COM接口标识-IID,Interface Identifier 是GUID的一种用法 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 ; 如果客户程序要使用一个COM对象的某个接口，必须知道该接口的IID以及它能提供的方法。,2.2.3 用C+语言定义接口,COM接口结构中的vtable与class的vtable完全一致 因此，用class描述COM接口是最方便的手段 举例： class IDictionary virtual BOOL Initialize() = 0; virtual BOOL LoadLibrary(String) = 0; virtual void Fr

8、eeLibrary() = 0; ;,类IDictionary的内存结构,2.2.4 接口描述语言IDL,以OSF 的 IDL为基础 基本数据类型 与C语言非常接近，包括结构、联合、枚举、typedef等 interface coclass library 可以产生类型库,举例,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的意义,IDL语言无关 跨语言的中间语言 MIDL.exe产生C+头文件定义 相当于C+定义 MIDL.exe产生TLB类型库 COM本身提供了一套基础设施来解释类型库 所有的标准接口都可以在SDK中找到IDL描述,编译IDL文件,2.2.5 接口的内存模型,如果我们用C+实现字典对象，则类定义为： 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; / ;,接口和字典对象的内存结构图,多个字典对象与接口的内存结构图,不同方法实现的字典对象与接口关系,2.2.6 接口的特点,二进制特性 接口不变性 继承性(扩展性) 多态性运行过程中的多态性 (lecture over),2.

11、3 IUnkown 接口,所有的COM接口都必须从IUnknown派生，原因在于Iunknown接口提供了两个重要的特性： 生存期控制：通过“引用计数”来控制 接口查询：QueryInterface函数 Iunknown的IDL定义： Interface IUnknown HRESULT QueryInterface( in REFIID iid, out void * ppv ) ; ULONG AddRef( void ) ; ULONG Release( void ) ; ,2.3 IUnkown 接口（续）,Iunknown的C+定义： class IUnknown public: v

12、irtual HRESULT _stdcall QueryInterface( const IID,2.3.1 引用计数,目的：是为了控制对象的生命周期 多个客户可以独立地控制对象的生存 引用计数反映了COM对象被客户引用的个数 引用计数是个整数，从0开始 两个操作：增 1 和 减 1 当客户得到一个指向对象的接口指针时，引用计数1； 当客户用完该接口指针时，引用计数1； 当引用计数为0时，表示没有客户在使用对象或者接口删除,2.3.2 实现引用计数,引用计数多实现方案的原因 一个COM组件可以实现多个COM对象 一个COM对象可以实现多个COM接口 组件级实现 ？ 对象级实现 ？ 接口级实现

13、？ 实现方案比较（参见下页的图） 设置一个针对整个组件的全局引用计数 所有对象必须一起释放 计数分辨率太粗 为每个COM对象设置一个引用计数（折中方案） 为每个接口设置一个引用计数 客户不一定会用到对象的所有接口，造成资源浪费 计数分辨率太细,实现引用计数的层次（或粒度）,重新定义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; ;,重新定义CDictionary,class CDictionary : public IDictionary public : CDictionary(); CDictionary(); public : virtual HRESULT QueryInterface(cons

15、t IID,部分实现代码,CDictionary:CDictionary () m_Ref = 0; / . initialize ULONG CDictionary:AddRef () m_Ref +; return (ULONG) m_Ref; ULONG CDictionary:Release () m_Ref -; return (ULONG) m_Ref; ,客户控制引用计数的基本规则,1、客户创建了组件对象并获得了第一个接口指针后，引用计数应该为1（ 0+1 1） 2、在客户程序中，当把接口指针赋给其它变量时，应该调用AddRef，使引用计数增1； 3、在客户程序中，当一个接口指针

16、被用完之后，应该调用Release，使引用计数减1；,客户代码举例,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 使用引用计数的规则,1

18、、函数参数中使用接口指针变量 输入参数：一般不用调用AddRef和Release 输出参数或返回一个接口指针变量： 相当于生成了一个新的接口指针接口指针， 因此，需要调用AddRef 输入输出参数 如果参数未被修改，则不用调用AddRef和Release；否则： 在参数被修改前，对传进来的原接口指针调用Release，在参数被修改之后，对新的接口指针调用AddRef。,2.3.3 使用引用计数的规则（续1）,2、局部接口指针变量： 指的是用已有的值对局部变量赋值； 可以不调用AddRef和Release。 3、全局接口指针变量： 作为输入参数传给函数之前，调用AddRef 函数返回之后，调用R

19、elease 4、类成员变量 在类的作用域内，成员变量相当于全局变量，因此用R3.,2.3.3 使用引用计数的规则（续2）,5、当以上情况都不合适时，采用下面的一般性规则: 在顺序执行过程中，如果要对一个接口指针变量赋值，则对赋值后的接口指针变量调用AddRef，并且，如果赋值前的接口指针变量还没有结束，则赋值前必须对它调用Release以便先结束它的使用。 如果要结束使用一个接口指针变量，以后不再用到它了，则调用Release函数。 尽量养成遵循规则的好习惯，以免出现错误。 在整个生存期内，AddRef与Release一定要配对，否则： 漏掉AddRef，程序出错 漏掉Release，对象永

20、不释放,2.3.3 使用引用计数的规则（续3）,频繁调用AddRef和Release会降低程序运行效率 需要灵活运用，明显可以省略时要省略，比如： IDictionary * pIDictionaryForWord = pIDictionary; pIDictionaryForWord -AddRef(); / Insert or delete some word pIDictionaryForWord -InsertWord(.,.); pIDictionaryForWord -DeleteWord(.); pIDictionaryForWord -Release ( ); ,2.3.4 接

21、口查询,问题的提出 一个COM对象可以实现多个接口，客户程序可以在运行时刻对COM对象的接口进行询问，以确定其是否已经实现。但对象的多个接口之间如何联系起来呢？ 通过IUnknown接口的QueryInterface函数解决。 QueryInterface函数的形式 HRESULT QueryInterface( in REFIID iid, out void * ppv ); 输入参数iid是欲查询接口的IID 输出参数ppv为查询得到的结果接口指针 如果对象没有实现iid所标识的接口，则ppv为空（NULL） 函数的返回值是一个32位的整数，含义为： S_OK，查到了指定的接口，接口指针放

22、在ppv中； E_NOINTERFACE，没有这个接口，ppv为NULL; E_UNEXPECTED，发生了意外， ppv为NULL。,客户程序如何调用QueryInterface?,假设字典组件除了实现了IUnknown接口外，还实现了IDictionary接口和ISpellCheck接口，则客户程序只要得到其中的一个接口指针，就可以得到另外任何一个接口指针。下面是具体的例子： /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; .,调用QueryInterface(续),ISpellCheck *pISpellCheck; HRESULT result = pIDictionary-

24、QueryInterface(IID_SpellCheck, (void *) .,2.3.6 QueryInterface函数的实现,假设字典对象类CDictionary的定义如下： class CDictionary : public IDictionary , public ISpellCheck public : CDictionary(); CDictionary(); public : / IUnknown member function virtual HRESULT QueryInterface(const IID,CDictionary的定义(续),/ IDictionary member function virtual BOOL _stdcall Initialize(); virtu