COM接口定义和标识

《COM原理与应用》笔记

　　从技术上讲，接口是包含了一组函数的数据结构，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2.2所示，接口指针实际指向另一个指针，第二个指针指向一组函数，称为接口函数表，接口函数表中每一项为4个字节长的函数指针，每个函数指针与对象的具体实现连接起来。通过这种方式，客户程序只要获得接口指针，就可以调用对象的实际功能。

　　接口函数表通常称为虚函数表(virtual function table，简称vtable)，指向vtable的指针为pVtable。
　　对于一个接口来说，它的虚函数表vtable是确定的，因此接口的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；对于每个成员函数来说，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。
　　用C语言描述字典接口
　　struct IDictionaryVtbl;
　　struct IDictionary
　　{
　　　　IDictionaryVtbl *pVtbl;
　　};
　　struct IDictionaryVtbl
　　{
　　　　BOOL (*Initialize)(IDictionary *this);
　　　　BOOL (*LoadLibrary)(IDictionary *this, String);
　　　　BOOL (*InsertWord)(IDictionary *this, String, String);
　　　　void (*DeleteWord)(IDictionary *this, String);
　　　　BOOL (*LookupWord)(IDictionary *this, String, String *);
　　　　BOOL (*RestoreLibrary)(IDictionary *this, String);
　　　　void (*FreeLibrary)(IDictionary *this);
　　};
　　(1)每个接口成员函数的第一个参数为指向IDictionary的指针，这是因为接口本身并不独立使用，它必定存在于某个COM对象上，因此，该指针可以提供对象实例的属性信息，在被调用时，接口可以知道是对哪个COM对象在进行操作。所以，该this指针与C++类成员函数定义中隐藏的this指针非常类似。如果我们在一个应用系统中同时用到了两本字典，即存在两个字典对象，不同的字典对象其this指针不同。
　　(2)在接口成员函数中，字符串变量必须用Unicode字符指针，COM规范要求使用Unicode字符，而且COM库中提供的COM API函数也使用Unicode字符。所以，如果在组件程序内部用到了ANSI字符的话，应该对两种字符进行转换，操作系统或者C/C++编译库会提供这样的转换函数。
　　(3)不仅成员函数的参数类型是确定的，而且应该使用同样的函数调用方式。客户程序在调用成员函数之前，必须先把参数压入栈中，然后再进入成员函数，成员函数依次把参数从栈中取出，在函数返回之前或返回之后，必须恢复栈的当前位置，才能保证程序的正常运行。在Windows平台上有两种调用方式，分别为_cdecl和_stdcall(在有的编译器中称为pascal)，采用_cdecl可以实现C语言中用到的函数可变参数的特性(例如printf函数)，在这种调用方式下，由调用程序处理栈的恢复。由于大多数语言(除C/C++之外)都使用了_stdcall或pascal，而且大多数的系统API(支持可变参数的函数例外)也都使用这种调用方式，所以，COM规范也采用_stdcall和pascal，并且，所有的COM API函数也使用了_stdcall。当然，这不是绝对的，但必须保证调用方和被调用方使用一致的调用方式，如果接口成员函数使用了_cdecl，则C/C++之外的大多数语言就不能使用这样的接口，所以，除非要使用可变参数特性，否则就使用_stdcall。
　　(4)在C语言中，用这种结构只是描述了接口，并没有提供具体的实现，对于客户程序，它只需要这样的描述就可以调用COM对象的接口；而对于组件程序，基于这样的描述必须提供具体的实现过程，也就是说，如果一个COM对象实现了这个接口，则它所提供的接口指针IDictionary所指向的IDictionaryVtbl结构中，每个成员必须是有效的函数指针。
　　(5)从C语言的描述中我们可以看出，由于COM接口的这种二进制结构，只要一种编程语言能够支持“structure”或“record”类型，并且这种类型能够包含双重的指向函数指针表的成员，则它就可以支持接口的描述，从而可以用于编写COM组件或者使用COM组件。

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　　COM接口也采用了全局唯一标识符，它被称为接口标识符(IID，interface identifier)。例如：
　　extern "C" const IID IID_IUnknown =
　　{ 0x00000000, 0x0000, 0x0000,
　　{ 0xc0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x46 }};
　　客户程序要使用接口，必须知道该接口的IID和接口提供的方法(接口成员函数)。

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COM接口结构中的vtable与class的vtable(类的虚函数表)完全一致，因此，用class描述COM接口是最方便的手段。
　　用C++类重新定义IDictionary：
　　class IDictionary
　　{
　　　　virtual BOOL Initialize() = 0;
　　　　virtual BOOL LoadLibrary(String) = 0;
　　　　virtual BOOL InsertWord(String, String) = 0;
　　　　virtual void DeleteWord(String) = 0;
　　　　virtual BOOL LookupWord(String, String *) = 0;
　　　　virtual BOOL RestoreLibrary(String) = 0;
　　　　virtual void FreeLibrary() = 0;
　　};
　　class定义中隐藏了虚函数表vtable，每个成员函数隐藏了第一个参数this指针，this指针指向类的实例。图2.3显示了类IDictionary的内存结构：

　　类IDictionary使用了纯虚函数，因为接口只是一种描述，并不提供具体的实现过程。如果COM对象要实现接口IDictionary，则COM对象必须以某种方式把它自身与类IDictionary联系起来，然后将IDictionary的指针暴露给客户程序。
　　当客户程序获得了COM对象的接口指针pIDictionary之后，就可以调用接口的成员函数，例如：
　　pIDictionary->LoadLibrary("Eng_Ch.dict");
　　如果使用C语言的struct IDictionary，则应该这样：
　　pIDictionary->pVtbl->LoadLibrary(pIDictionary, "Eng_Ch.dict");
　　由C++语言class的特性可知上述两种调用完全等价。

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　　用IDL描述接口IDictionary
　　interface IDictionary
　　{
　　　　HRESULT Initialize();
　　　　HRESULT LoadLibrary([in]string);
　　　　HRESULT InsertWord([in]string, [in]string);
　　　　HRESULT DeleteWord([in]string);
　　　　HRESULT LookupWord([in]string, [out]string *);
　　　　HRESULT RestoreLibrary([in]string);
　　　　HRESULT FreeLibrary();
　　};

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