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C++類(lèi)的動(dòng)態(tài)組件化技術(shù)
論文關(guān)鍵詞：COM組件 接口 生命周期 C++類(lèi) ATL組件類(lèi) C++基類(lèi) ATL模板基類(lèi) 繼承
論文摘要：在組件化編程的時(shí)代，如何復(fù)用累積的大量沒(méi)有組件特性的C++類(lèi)？本文從工程的角度對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行探討，利用現(xiàn)有組件技術(shù)，提出了一套將C++類(lèi)平滑過(guò)渡到COM組件的完整解決方案。
1. 問(wèn)題的提出
自從Microsoft公布了COM（Component Object Model，組件對(duì)象模型，簡(jiǎn)稱(chēng)COM）技術(shù)以后，Windows平臺(tái)上的開(kāi)發(fā)模式發(fā)生了巨大的變化，以COM為基礎(chǔ)的一系列組件技術(shù)將Windows編程帶入了組件化時(shí)代，傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)方法已經(jīng)逐漸被面向組件的方法所取代。
COM標(biāo)準(zhǔn)建立在二進(jìn)制可執(zhí)行代碼級(jí)的基礎(chǔ)上，不論何種工具、開(kāi)發(fā)的組件，只要符合COM規(guī)范，就可復(fù)用于VC、VB、Delphi、BC等各種開(kāi)發(fā)中。COM的語(yǔ)言無(wú)關(guān)性將軟件復(fù)用的層次從源代碼級(jí)推進(jìn)到了二進(jìn)制級(jí)，復(fù)用更方便，也更安全。
然而，COM技術(shù)帶來(lái)全新的軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)模式的同時(shí)，也帶來(lái)了新的問(wèn)題。
許多軟件公司在開(kāi)發(fā)自己的軟件產(chǎn)品過(guò)程中，都累積了大量C++類(lèi)，這些代碼設(shè)計(jì)精良，功能完備，以面向?qū)ο蟮臉?biāo)準(zhǔn)來(lái)無(wú)可挑剔。然而，這些代碼不支持COM，將無(wú)法在COM時(shí)代繼續(xù)被復(fù)用。如果它們?cè)谲浖M件化的趨勢(shì)中被淘汰，那對(duì)軟件公司和開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)都是極大的損失。
COM專(zhuān)家Don Box曾說(shuō)過(guò)，“COM is a super C++”。這給了我們一個(gè)啟示，是否可以實(shí)現(xiàn)一種技術(shù)，能夠動(dòng)態(tài)的為普通C++類(lèi)加上一層COM的封裝呢？這樣，既可以保持這些代碼自身的完整和特性，使它們能繼續(xù)應(yīng)用于原來(lái)的系統(tǒng)，也可以在需要作為組件使用的時(shí)候，把它們動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變成組件，復(fù)用于新系統(tǒng)。
一個(gè)自然而然的想法是，為每一個(gè)C++類(lèi)開(kāi)發(fā)一個(gè)只暴露一個(gè)接口的COM組件，將原C++類(lèi)的每個(gè)public方法都對(duì)應(yīng)于該接口的一個(gè)方法，接口方法的實(shí)現(xiàn)可以簡(jiǎn)單的調(diào)用相對(duì)應(yīng)的C++類(lèi)方法即可。這樣，程序由原有的C++類(lèi)控制，但COM層的封裝則由組件提供�；舅悸啡缦聢D所示：
本文就這一技術(shù)展開(kāi)討論，最終提供一套由普通C++類(lèi)平滑過(guò)渡到COM組件的完整解決方案。我們選用ATL（Active Template Library，活動(dòng)模板庫(kù)，簡(jiǎn)稱(chēng)ATL）作為COM組件的開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)環(huán)境為Visual Studio 6.0。如沒(méi)有特殊說(shuō)明，下文中的“C++類(lèi)”指沒(méi)有組件特性C++類(lèi)，“C++對(duì)象”指C++類(lèi)的實(shí)例；“ATL組件類(lèi)”指用于包裝的ATL類(lèi)，“ATL對(duì)象”指ATL組件類(lèi)的實(shí)例。
2. 用ATL包裝C++類(lèi)按上述思路將C++對(duì)象動(dòng)態(tài)組件化后，所得的組件實(shí)際上由兩部分組成：ATL組件對(duì)象和綁定的C++對(duì)象。兩者的生命周期互相牽制，但要保持一致。生命周期的是C++類(lèi)動(dòng)態(tài)組件化的首要難點(diǎn)。
C++類(lèi)分為兩種，一種是簡(jiǎn)單的C++類(lèi)，一種是集合型的C++類(lèi)。集合型的C++對(duì)象管理一組C++對(duì)象，負(fù)責(zé)其創(chuàng)建和刪除，維護(hù)它們的生命周期。下面，分別就簡(jiǎn)單C++類(lèi)和集合型C++類(lèi)的組件化技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明，展示解決方案的核心技術(shù)。
2.1. 簡(jiǎn)單C++類(lèi)的組件化為使ATL組件類(lèi)可以自由調(diào)用C++類(lèi)的方法，需要：
l 為ATL組件類(lèi)安插一個(gè)指針成員變量，指向C++類(lèi)
l 提供ATL對(duì)象和C++對(duì)象的綁定機(jī)制
我們可以在ATL組件類(lèi)初始化時(shí)創(chuàng)建一個(gè)C++類(lèi)，用成員變量m_pCPPObj記錄，在析構(gòu)時(shí)刪除，從而實(shí)現(xiàn)ATL組件類(lèi)和C++類(lèi)的天然綁定。但出于靈活性考慮，使得ATL組件對(duì)象可以綁定任意C++類(lèi)的對(duì)象，我們?yōu)锳TL組件類(lèi)添加一個(gè)綁定函數(shù)Link2CPPObj（CImplement* pObj）。
在ATL組件類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)內(nèi)，創(chuàng)建一個(gè)C++對(duì)象，用m_pCPPObj記錄。
如果調(diào)用了Link2CPPObj，則將m_pCPPObj指向的對(duì)象刪除，改用傳入的C++對(duì)象。
在ATL組件類(lèi)的的析構(gòu)函數(shù)內(nèi)，刪除其綁定的C++對(duì)象。由構(gòu)造函數(shù)和Link2CPPObj函數(shù)的定義可知，m_pCPPObj指針總是有意義的。
簡(jiǎn)單C++類(lèi)組件化的思想如下圖所示：
2.2. 集合型C++類(lèi)的組件化
集合型C++類(lèi)的情況有所不同。
集合型C++類(lèi)以數(shù)組（array）、列表（list）、映射表（map）的形式其它C++對(duì)象。集合對(duì)象和它管理的元素對(duì)象都被包裝成組件后，集合型ATL對(duì)象可能調(diào)用一個(gè)“Destroy”方法，期望刪除某一個(gè)元素ATL對(duì)象；這一操作的實(shí)質(zhì)卻是，集合型C++對(duì)象的“Destroy”方法被調(diào)用，將元素C++對(duì)象刪除了，而元素ATL對(duì)象卻不知道。這一操作的結(jié)果導(dǎo)致了元素的ATL對(duì)象存在，而其綁定的C++對(duì)象卻被刪除的情況，兩者的生命周期出現(xiàn)了不一致。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需要在C++對(duì)象被刪除時(shí)，能將ATL對(duì)象同時(shí)刪除；而在ATL對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為0需要?jiǎng)h除自身時(shí)，也能把C++對(duì)象刪除�？尚械慕鉀Q方案是：
l 在C++類(lèi)中保存一個(gè)接口指針，指向綁定在一起的ATL對(duì)象；為該接口指針賦值的最佳地點(diǎn)顯然是提供綁定機(jī)制的Link2CPPObj函數(shù)內(nèi)部，為此，還需要給Link2CPPObj添加一個(gè)IUnknown*參數(shù)
l 在C++類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)中，判斷該接口指針是否為空，如果不為空，則Release對(duì)接口的引用，引發(fā)ATL對(duì)象自身的析構(gòu)
現(xiàn)在，技術(shù)方案如下圖所示：
2.3. 內(nèi)部創(chuàng)建的組件和外部創(chuàng)建的組件
集合型C++類(lèi)組件化后仍然是集合型ATL組件，它可以創(chuàng)建、刪除自己管理的組件。這樣，組件的創(chuàng)建就可能有兩種情況：
l 由客戶(hù)直接創(chuàng)建
l 由客戶(hù)調(diào)用集合型組件的接口方法間接創(chuàng)建
創(chuàng)建方式的不同導(dǎo)致了組件生命周期的復(fù)雜性。一般說(shuō)來(lái)，組件的創(chuàng)建者負(fù)責(zé)維護(hù)組件的生命周期。上述兩種情況下，分別由客戶(hù)和集合型組件維護(hù)被創(chuàng)建組件的生命周期。然而，另有一種情況是，客戶(hù)創(chuàng)建了一個(gè)組件，然后送交一個(gè)集合型組件管理，現(xiàn)在維護(hù)組件生命周期的責(zé)任就由客戶(hù)轉(zhuǎn)交給了集合型組件。
我們的解決方案必須提供這樣的健壯性和靈活性，以維護(hù)各種情況下組件的生命周期。我們?yōu)锳TL組件類(lèi)添加一個(gè)BOO成員m_bInnerManage，作為組件的維護(hù)標(biāo)識(shí)。內(nèi)部維護(hù)意味著組件的生命周期由其它組件（集合型組件）維護(hù)；外部維護(hù)則是由客戶(hù)維護(hù)。
缺省情況下，組件是外部創(chuàng)建并維護(hù)的，在組件的構(gòu)造函數(shù)內(nèi)設(shè)置外部維護(hù)標(biāo)識(shí)。集合型組件創(chuàng)建元素時(shí)，需要為元素分別創(chuàng)建一個(gè)C++對(duì)象和一個(gè)ATL對(duì)象，然后調(diào)用ATL對(duì)象的Link2CPPObj函數(shù)將兩者綁定在一起，在Link2CPPObj函數(shù)內(nèi)修改維護(hù)標(biāo)識(shí)。對(duì)于第三種情況，可以在外部創(chuàng)建組件由客戶(hù)轉(zhuǎn)交給集合型組件時(shí)，在集合型組件相應(yīng)方法內(nèi)重新設(shè)置維護(hù)標(biāo)識(shí)。
2.4. C++基類(lèi)為了對(duì)現(xiàn)有C++類(lèi)的改動(dòng)最小，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)基類(lèi)封裝需要為C++類(lèi)添加的功能。所有需要?jiǎng)討B(tài)組件化的C++類(lèi)都必須從這個(gè)基類(lèi)派生，以保證動(dòng)態(tài)組件化中C++對(duì)象與ATL對(duì)象生命周期的一致。如下圖示：
實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：
class CCPP2ATLObjBase
{
CCPP2ATLObjBase ();
public:
// IUnknown指針，反指向封裝該CPP類(lèi)的接口
IUnknown* m_pAssociATLUnk;
protected:
virtual ~ CCPP2ATLObjBase ();
};
CCPP2ATLObjBase::CCPP2ATLObjBase()
{
// 將IUnknown指針初始化為0
m_pAssociATLUnk = NULL;
}
CCPP2ATLObjBase::~CCPP2ATLObjBase()
{
// CPP類(lèi)的對(duì)象析構(gòu)時(shí)，Release對(duì)接口的引用
if (m_pAssociATLUnk)
m_pAssociATLUnk->Release();
}
然后，修改現(xiàn)有各個(gè)C++類(lèi)，使之從CCPP2ATLObjBase派生，如下面代碼片斷所示：
class CImplement : public CCPP2ATLObjBase
{
……
};
必須指出的是，在CCPP2ATLObjBase基類(lèi)中，我們?cè)O(shè)置的m_pAssociATLUnk變量存在和現(xiàn)有C++類(lèi)成員命名沖突的問(wèn)題。但是，考慮到原C++類(lèi)并沒(méi)有組件特性，也應(yīng)該不會(huì)有“IUnknown”型指針，因此，只要各個(gè)類(lèi)的變量命名都按照規(guī)范的命名法，出現(xiàn)這種名字沖突的可能性是極小的。
2.5. ATL模板基類(lèi)通過(guò)以上分析，我們發(fā)現(xiàn)，所有的ATL組件類(lèi)都需要實(shí)現(xiàn)一些相同的功能：
l 保留一個(gè)指向其綁定C++對(duì)象的指針
l 提供一個(gè)Link2CPPObj函數(shù)
l 在構(gòu)造函數(shù)中創(chuàng)建一個(gè)綁定C++類(lèi)的對(duì)象
為了減化編碼，我們定義一個(gè)帶參數(shù)的模板基類(lèi)，實(shí)現(xiàn)上述功能，模板參數(shù)就是綁定的C++類(lèi)。然后，所有的ATL組件類(lèi)都從模板基類(lèi)中派生�，F(xiàn)在的技術(shù)方案如下圖所示：
實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：
template <class T>
class CCPP2ATLTemplateBase :
{
protected:
// C++類(lèi)指針
T* m_pCPPObj;
// 標(biāo)識(shí)繼承該模板的ATL對(duì)象是否由內(nèi)部維護(hù)
BOOL m_bInnerManage;
public:
/**********************************************************
模板的構(gòu)造函數(shù)，實(shí)現(xiàn)如下功能：
1、new一個(gè)C++實(shí)現(xiàn)類(lèi)對(duì)象
2、缺省情況下，ATL對(duì)象由外部維護(hù)，將內(nèi)部維護(hù)標(biāo)識(shí)設(shè)為FALSE
3、將C++類(lèi)中對(duì)ATL接口的反指指針設(shè)置為空
**********************************************************/
CAtlCPP2ATLTemplateBase()
{
m_pCPPObj = new T;
m_bInnerManage = FALSE;
m_pCPPObj->m_pAssociATLUnk = NULL;
}
/**********************************************************
析構(gòu)ATL對(duì)象時(shí)，如果該ATL對(duì)象是由外部創(chuàng)建的，
則顯式的刪除C++對(duì)象
如果ATL對(duì)象由內(nèi)部維護(hù)，那么什么事都不用做
**********************************************************/
virtual ~CAtlCPP2ATLTemplateBase()
{
if (!m_bInnerManage) {
if (m_pCPPObj)
delete m_pCPPObj;
}
}
/**********************************************************
Link2CPPObj函數(shù)，負(fù)責(zé)綁定C++對(duì)象和ATL接口
1、刪除構(gòu)造函數(shù)中new的C++對(duì)象，而使用外部傳入的C++對(duì)象
2、將ATL對(duì)象的內(nèi)部維護(hù)標(biāo)識(shí)設(shè)為T(mén)RUE
3、設(shè)置C++基類(lèi)中的接口指針成員
4、因?yàn)锳TL接口傳送給外部使用，需要增加引用計(jì)數(shù)
**********************************************************/
virtual void Link2CPPObj(T* pObj, IUnknown* pUnk)
{
ASSERT(pObj != NULL);
ASSERT(pUnk != NULL);
if (m_pCPPObj)
delete m_pCPPObj;
m_pCPPObj = pObj;
m_bInnerManage = TRUE;
m_pCPPObj->m_pAssociATLUnk = pUnk;
m_pCPPObj->m_pAssociATLUnk->AddRef();
}
};
然后，每個(gè)ATL類(lèi)都從該模板類(lèi)派生，如下代碼片斷所示：
class ATL_NO_VTABLE CATLXX :
……,
// 添加ATL模板基類(lèi)
public CCPP2ATLTemplateBase<CImplementXX>
{
……
}
3. C++參數(shù)類(lèi)型的自動(dòng)化包裝在本文的技術(shù)方案中，C++類(lèi)的public方法與ATL組件接口中的方法一一對(duì)應(yīng)；相應(yīng)的，C++類(lèi)中方法的參數(shù)類(lèi)型也要轉(zhuǎn)換為COM規(guī)范所允許的數(shù)據(jù)類(lèi)型。
在基于COM的自動(dòng)化（Automation）技術(shù)中，Microsoft提供了一套自動(dòng)化兼容的數(shù)據(jù)類(lèi)型VARIANT，定義如下：
typedef struct FARSTRUCT tagVARIANT VARIANT;
typedef struct FARSTRUCT tagVARIANT VARIANTARG;
typedef struct tagVARIANT {
VARTYPE vt;
unsigned short wReserved1;
unsigned short wReserved2;
unsigned short wReserved3;
union {
Byte bVal; // VT_UI1.
Short iVal; // VT_I2.
long lVal; // VT_I4.
float fltVal; // VT_R4.
double dblVal; // VT_R8.
VARIANT_BOOL boolVal; // VT_BOOL.
SCODE scode; // VT_ERROR.
CY cyVal; // VT_CY.
DATE date; // VT_DATE.
BSTR bstrVal; // VT_BSTR.
DECIMAL FAR* pdecVal; // VT_BYREF|VT_DECIMAL.
IUnknown FAR* punkVal; // VT_UNKNOWN.
IDispatch FAR* pdispVal; // VT_DISPATCH.
SAFEARRAY FAR* parray; // VT_ARRAY|*.
Byte FAR* pbVal; // VT_BYREF|VT_UI1.
short FAR* piVal; // VT_BYREF|VT_I2.
long FAR* plVal; // VT_BYREF|VT_I4.
float FAR* pfltVal; // VT_BYREF|VT_R4.
double FAR* pdblVal; // VT_BYREF|VT_R8.
VARIANT_BOOL FAR* pboolVal; // VT_BYREF|VT_BOOL.
SCODE FAR* pscode; // VT_BYREF|VT_ERROR.
CY FAR* pcyVal; // VT_BYREF|VT_CY.
DATE FAR* pdate; // VT_BYREF|VT_DATE.
BSTR FAR* pbstrVal; // VT_BYREF|VT_BSTR.
IUnknown FAR* FAR* ppunkVal; // VT_BYREF|VT_UNKNOWN.
IDispatch FAR* FAR* ppdispVal; // VT_BYREF|VT_DISPATCH.
SAFEARRAY FAR* FAR* pparray // VT_ARRAY|*.
VARIANT FAR* pvarVal; // VT_BYREF|VT_VARIANT.
void FAR* byref; // Generic ByRef.
char cVal; // VT_I1.
unsigned short uiVal; // VT_UI2.
unsigned long ulVal; // VT_UI4.
int intVal; // VT_INT.
unsigned int uintVal; // VT_UINT.
char FAR * pcVal; // VT_BYREF|VT_I1.
unsigned short FAR * puiVal; // VT_BYREF|VT_UI2.
unsigned long FAR * pulVal; // VT_BYREF|VT_UI4.
int FAR * pintVal; // VT_BYREF|VT_INT.
unsigned int FAR * puintVal; // VT_BYREF|VT_UINT.
};
};
我們看到，所有簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類(lèi)型都可以在VARIANT中找到對(duì)應(yīng)的定義，但是，在多數(shù)的基于C++的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，方法參數(shù)不會(huì)僅僅出現(xiàn)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類(lèi)型，類(lèi)對(duì)象、對(duì)象引用、對(duì)象指針被頻繁的作為參數(shù)來(lái)傳遞。
以類(lèi)對(duì)象、對(duì)象引用或?qū)ο笾羔樞问酱嬖诘膮?shù)，我們稱(chēng)為復(fù)雜類(lèi)型參數(shù)。在技術(shù)方案中，所有復(fù)雜類(lèi)型參數(shù)在ATL接口方法中一律對(duì)應(yīng)接口指針，我們需要提供C++對(duì)象（或引用、指針）和ATL接口指針之間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換功能。下文就復(fù)雜類(lèi)型作為傳入、傳出參數(shù)分別進(jìn)行討論。
3.1. 復(fù)雜類(lèi)型的傳入?yún)?shù)ATL接口方法獲取一個(gè)接口指針參數(shù)后，如何將此接口指針轉(zhuǎn)變?yōu)镃++對(duì)象指針？對(duì)于ATL對(duì)象，可以直接取得m_pCPPObj變量，而接口指針卻不能。所以，需要提供一種途徑，從ATL接口指針獲取ATL組件的m_pCPPObj變量值。
我們的設(shè)計(jì)是，為每個(gè)ATL組件提供一個(gè)基接口ICPPObjSeeker，實(shí)現(xiàn)對(duì)綁定C++對(duì)象指針（即m_pCPPObj）的查詢(xún)方法HandleCPPObj。任意ATL接口都從該基接口派生，都可以調(diào)用HandleCPPObj方法。
在前文就生命周期進(jìn)行討論時(shí)，曾提到這樣一種情況：客戶(hù)創(chuàng)建了一個(gè)組件，然后送交集合型組件管理。在集合型組件獲取外部創(chuàng)建的組件的同時(shí)，需要：
l 取得后者的C++對(duì)象指針。集合型組件對(duì)元素組件管理的實(shí)質(zhì)是通過(guò)集合型C++對(duì)象對(duì)元素的C++對(duì)象進(jìn)行管理，而集合型ATL對(duì)象和元素ATL對(duì)象之間并沒(méi)有直接聯(lián)系
l 修改新加入元素組件的維護(hù)標(biāo)識(shí)
因此，我們?yōu)镮CPPObjSeeker接口添加PostCPPObj方法，用于實(shí)現(xiàn)以上功能。
ICPPObjSeeker接口idl定義如下所示，因?yàn)镮CPPObjSeeker接口和HandleCPPObj、PostCPPObj方法實(shí)際上都應(yīng)用于內(nèi)部，所以使用“hidden”屬性對(duì)外隱藏：
[
object,
uuid(1E9F7F79-936D-4680-9F8E-34A7DCCFF818),
dual,
hidden,
helpstring("ICPPObjSeeker Interface"),
pointer_default(unique)
]
interface ICPPObjSeeker : IDispatch
{
[id(1), helpstring("取得C++對(duì)象的指針"), hidden]
HRESULT HandleCPPObj([out, retval] long* pCPPObj);
[id(2), helpstring("取得C++對(duì)象的指針，客戶(hù)程序不再負(fù)責(zé)對(duì)C++對(duì)象生命周期的維護(hù)"), hidden]
HRESULT PostCPPObj([out, retval] long* pCPPObj);
};
ICPPObjSeeker接口的方法可以放在CCPP2ATLTemplateBase模板基類(lèi)中統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)：
template <class T>
class CCPP2ATLTemplateBase :
{
……
/**********************************************************
HandleCPPObj函數(shù)，由ICPPObjSeeker接口定義，
負(fù)責(zé)取得ATL接口中的C++對(duì)象指針
**********************************************************/
STDMETHODIMP HandleCPPObj(long *pCPPObj)
{
AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())
*pCPPObj = (long)m_pCPPObj;
return S_OK;
}
/**********************************************************
PostCPPObj函數(shù)，由ICPPObjSeeker接口定義，
負(fù)責(zé)取得ATL接口中的C++對(duì)象指針，
同時(shí)標(biāo)記對(duì)象為內(nèi)部維護(hù)，客戶(hù)不再負(fù)責(zé)對(duì)象的生命周期管理
**********************************************************/
STDMETHODIMP PostCPPObj(long *pCPPObj)
{
AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())
*pCPPObj = (long)m_pCPPObj;
if (m_bInnerManage == FALSE) {
m_bInnerManage = TRUE;
m_pCPPObj->m_pAssociATLUnk = this;
m_pCPPObj->m_pAssociATLUnk->AddRef();
}
return S_OK;
}
};
現(xiàn)在，所有的接口都不再直接從IDispatch派生，而改從ICPPObjSeeker派生，因此，IDispatch的實(shí)現(xiàn)也應(yīng)該在實(shí)現(xiàn)ICPPObjSeeker接口的同一級(jí)或下級(jí)中提供。為了包容IDispatch，我們將ATL模板基類(lèi)稍作改動(dòng)：
template <class T, class Q, const IID* piid, const GUID* plibid = &CComModule::m_libid>
class ATL_NO_VTABLE CCPP2ATLTemplateBase :
public IDispatchImpl<Q, piid, plibid>
{
……
};
在從該模板類(lèi)派生ATL類(lèi)時(shí)，將ATL Wizard自動(dòng)生成的對(duì)IDispatch接口的實(shí)現(xiàn)注釋?zhuān)褂眯露x的CCPP2ATLTemplateBase，如下代碼片斷所示：
class ATL_NO_VTABLE CATLXX :
……,
// 將ATL Wizard生成的對(duì)IDispatch接口的支持注釋
// public IDispatchImpl<IXX, &IID_IXX, &LIBID_CPP2ATLLib>,
// 添加ATL模板基類(lèi)
public CCPP2ATLTemplateBase<CImplementXX, IXX, &IID_IXX, &LIBID_CPP2ATLLib>
{
……
}
3.2. 復(fù)雜類(lèi)型的傳出參數(shù)從C++指針轉(zhuǎn)換為接口指針基本上不存在困難，為方便使用，我們提供一個(gè)基于本技術(shù)方案的宏定義，如下代碼所示：
/**********************************************************
從C++指針獲取對(duì)應(yīng)ATL接口的宏
傳入：C++指針，對(duì)應(yīng)的ATL類(lèi)名，接口IID
傳出：接口指針，執(zhí)行狀態(tài)HRESULT
**********************************************************/
#define CPPOBJ_TO_COM_INTERFACE(pCPPObj, CATLClass, IID_IDefine, ppInterface, hResult ) \
{ \
ASSERT(pCPPObj != NULL); \
if (pCPPObj->m_pAssociATLUnk != NULL) \
{ \
hResult = pCPPObj->m_pAssociATLUnk-> \
QueryInterface(IID_IDefine, (void **)ppInterface); \
ATLASSERT(SUCCEEDED(hResult)); \
} \
else \
{ \
CComObject<CcomATLClass>* pComObj; \
hResult = CComObject<CcomATLClass>::CreateInstance(&pComObj); \
ATLASSERT(SUCCEEDED(hResult)); \
hResult = pComObj-> \
QueryInterface(IID_IDefine, (void **)ppInterface); \
ATLASSERT(SUCCEEDED(hResult)); \
if (hResult == S_OK) \
pComObj->Link2CPPObj(pCPPObj, *ppInterface); \
}\
}
4. 接口的繼承與多態(tài)C++類(lèi)的繼承應(yīng)用十分廣泛，動(dòng)態(tài)化后的組件應(yīng)該保留原C++類(lèi)之間的繼承關(guān)系。在我們的技術(shù)方案中，C++類(lèi)和接口一一對(duì)應(yīng)，C++類(lèi)的繼承關(guān)系也應(yīng)該體現(xiàn)在各個(gè)接口上，如下圖所示：
4.1. 支持繼承的系列ATL模板基類(lèi)
實(shí)現(xiàn)接口繼承的實(shí)質(zhì)是為派生ATL類(lèi)添加基接口，而為一個(gè)ATL類(lèi)添加接口的實(shí)質(zhì)則是：
l 修改IDL文件，體現(xiàn)接口的繼承關(guān)系
l 在ATL類(lèi)中提供接口實(shí)現(xiàn)
修改IDL文件很簡(jiǎn)單，只需要更改派生接口的基接口即可。在ATL類(lèi)中添加基接口的實(shí)現(xiàn)倒頗費(fèi)思量，我們的做法是：
l 擴(kuò)展ATL模板基類(lèi)的意義，每一個(gè)ATL組件類(lèi)都對(duì)應(yīng)一個(gè)模板基類(lèi)，都從該模板基類(lèi)派生
l 派生類(lèi)的模板基類(lèi)，從基類(lèi)的模板基類(lèi)中派生；CCPP2ATLTemplateBase是模板派生樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)，所有的模板都派生自CCPP2ATLTemplateBase
l 所有的接口方法，都在對(duì)應(yīng)的模板基類(lèi)中實(shí)現(xiàn)
ATL派生類(lèi)繼承自它對(duì)應(yīng)的模板基類(lèi)，這個(gè)模板基類(lèi)又繼承自ATL基類(lèi)對(duì)應(yīng)的模板基類(lèi)，而在ATL基類(lèi)的模板基類(lèi)中提供了基接口的實(shí)現(xiàn)。所以，ATL派生類(lèi)最終繼承了基接口的實(shí)現(xiàn)。C++類(lèi)、ATL類(lèi)、各模板基類(lèi)的繼承關(guān)系如下圖所示：
假定IBaseItf是基接口，IInheritItf是派生接口。ATL基類(lèi)對(duì)應(yīng)的模板基類(lèi)定義如下：
/****************************************************************************
模板類(lèi)CAtlBaseItf，提供了IBaseItf的實(shí)現(xiàn)，
用于將IBaseItf接口作為基接口共供其它接口繼承
****************************************************************************/
template <class T, class Q, const IID* piid, const GUID* plibid = &CComModule::m_libid>
class ATL_NO_VTABLE CAtlBaseItf : public CCPP2ATLTemplateBase<T, Q, piid, plibid>
{
public:
// 基接口方法“BaseFunc”，在此模板類(lèi)內(nèi)實(shí)現(xiàn)
STDMETHOD(BaseFunc)()
{
m_pCPPObj->BaseFunc();
return S_OK;
}
};
ATL派生類(lèi)對(duì)應(yīng)的模板基類(lèi)定義如下：
/****************************************************************************
模板類(lèi)CAtlInheritItf，繼承了基接口IBaseItf方法的實(shí)現(xiàn)，
同時(shí)提供了IInheritItf的實(shí)現(xiàn)，可以將IInheritItf接口作為基接口共供其它接口繼承
****************************************************************************/
template <class T, class Q, const IID* piid, const GUID* plibid = &CComModule::m_libid>
class ATL_NO_VTABLE CAtlInheritItf : public CAtlBaseItf<T, Q, piid, plibid>
{
public:
// 派生接口方法“InheritFunc”，在此模板類(lèi)內(nèi)實(shí)現(xiàn)
STDMETHOD(InheritFunc)()
{
m_pCPPObj->InheritFunc();
return S_OK;
}
};
更改IInheritItf接口的IDL定義：
[
object,
uuid(8F3902DF-DA55-4802-AB8A-958AFF45B2F4),
dual,
helpstring("IBaseItf Interface"),
pointer_default(unique)
]
// 基接口從ICPPObjSeeker派生
interface IBaseItf : ICPPObjSeeker
{
[id(1), helpstring("IBaseItf Method")] HRESULT BaseFunc();
};
[
object,
uuid(AFEBD472-4BEC-45CE-A5A2-E37537C4744A),
dual,
helpstring("IInheritItf Interface"),
pointer_default(unique)
]
// IInheritItf接口從IBaseItf接口派生
interface IInheritItf : IBaseItf
{
[id(11), helpstring("IInheritItf Method")] HRESULT InheritFunc();
};
最后，更改ATL派生類(lèi)的模板基類(lèi)：
class ATL_NO_VTABLE CATLInherit :
……,
public CAtlInheritItf<CInheritItfImplement, IInheritItf, &IID_IInheritItf, &LIBID_CPP2ATLLib>
{
……
};
現(xiàn)在，通過(guò)IInheritItf，我們可以使用IBaseItf的所有方法，實(shí)現(xiàn)了接口的繼承。
4.2. 接口的多態(tài)性在實(shí)現(xiàn)接口的繼承后，要展現(xiàn)接口的多態(tài)性就很容易了，只需在ATL派生類(lèi)聲明的接口映射表中添加基接口表項(xiàng)即可：
class ATL_NO_VTABLE CATLInherit :
……,
public CAtlInheritItf<CInheritItfImplement, IInheritItf, &IID_IInheritItf, &LIBID_CPP2ATLLib>
{
……
BEGIN_COM_MAP(CInheritItf)
COM_INTERFACE_ENTRY(IInheritItf)
COM_INTERFACE_ENTRY(IBaseItf)
……
END_COM_MAP()
……
};
就象C++中基類(lèi)指針?biāo)宫F(xiàn)的多態(tài)性一樣，一個(gè)“IBaseItf *”型指針可以完全操縱IInheritItf接口，而不需要知道真正的接口類(lèi)型。
5.至此，我們的技術(shù)方案全部介紹完畢。C++基類(lèi)CCPP2ATLObjBase、ATL模板基類(lèi)CCPP2ATLTempBase和基接口ICPPObjSeeker是方案中的關(guān)鍵技術(shù)。CCPP2ATLObjBase配合CCPP2ATLTempBase，完善了組件對(duì)象生命周期的機(jī)制；通過(guò)基接口ICPPObjSeeker，我們可以從任意接口反向查詢(xún)C++對(duì)象；CCPP2ATLTempBase提供了C++對(duì)象和ATL組件的自由綁定功能，封裝了IDispatch接口的實(shí)現(xiàn)，而進(jìn)一步定義的ATL模板基類(lèi)繼承體系則極大的方便了接口的自由繼承。
在本文快結(jié)束的時(shí)候，我們不得不特別提到Microsoft的“.Net FrameWork”�！�.Net”開(kāi)發(fā)框架的推出，的確解決了COM技術(shù)的許多困惑，也包括本技術(shù)方案所要解決的一些技術(shù)問(wèn)題。然而“.Net Framework”是一個(gè)“改朝換代”的變化，要想一步將原來(lái)基于C++的系統(tǒng)（尤其是大型系統(tǒng)）完全移植到“.Net”平臺(tái)上是不可想象的，其工作量不亞于重新開(kāi)發(fā)，所以Microsoft特別推薦從COM技術(shù)到“.Net”平臺(tái)的平滑移植。由此看來(lái)，本文提出的動(dòng)態(tài)組件化的技術(shù)更顯得可貴，它從工程化的角度，著眼于實(shí)際應(yīng)用，解決了從面向?qū)ο蟮腃++到基于組件的COM技術(shù)的許多問(wèn)題，既充分保護(hù)了原有系統(tǒng)的積累，又為這些系統(tǒng)搭上日益發(fā)展的“.Net”快車(chē)提供了可能。
參考文獻(xiàn)
《COM原理與應(yīng)用》，潘愛(ài)民 著，清華大學(xué)出版社
《COM本質(zhì)論（Essential COM）》，Don Box 著，潘愛(ài)民 譯，中國(guó)出版社
《深入解析ATL（ATL Internals）》，Brent Rector、Chris Sells 著，潘愛(ài)民、新語(yǔ) 譯，中國(guó)電力出版社
《設(shè)計(jì)模式－可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)（Design Patterns－Elements of Reusable Object-Oriented Software）》，Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides 著，李英軍、馬曉星、蔡敏、劉建中 等譯
【C++類(lèi)的動(dòng)態(tài)組件化技術(shù)】相關(guān)文章：
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