1. 接口
接口是一组函数的集合(更一般情况下,是一组函数和变量的集合),对象和客户(程序的两个不同部分)可通过它进行通信。接口有特定的内存结构,一个接口指针指向一个虚表(vtbl)指针,虚表是一个函数指针的数组,每项指向一个接口函数。
接口是概念性的程序元素,它具有继承和多态性。继承性是指子接口继承了基接口的所有函数,子接口可以转型为基接口。在实现上,子接口的虚表包括了基接口的虚表,子接口的虚表指针可以转型为基接口的虚表指针。多态性是指一个基接口的不同子接口可以有不同的行为。
2. COM接口(组件模型对接口的要求)
COM作为一种二进制组件模型,要求对象和客户尽可能分离,它们的一切联系都通过接口进行。一个对象可以有多个接口,那么,客户在获得第一个接口指针后,应当可以从一个接口指针查询下一个接口指针,以保持对象的使用。客户应当可以通过接口管理对象的生命期,以结束对象的使用。作为一种设计,COM规定从对象的一个接口可以查询它的所有接口,对象生命期管理的责任分散到每个接口(只要客户为每个接口进行生命期管理,就可以实现对象的生命期管理)。在实现上,COM将接口查询和生命期管理的责任集中到一个IUnknown接口,所有接口都从IUnknown派生。COM接口就是从IUnknown派生的接口。
2. COM的面向对象特征
COM在二进制上提供了一种软件结构模型,并且带有面向对象的特征。
- 封装
COM对象是有状态的,数据和操作封装在一起。COM接口和普通API函数的不同,就在于COM对象是有状态的。比如一个宇宙飞船对象(实现IMotion接口,IMotion包含void Fly(double dTime)和double GetPosition()函数),让它飞行一段时间(通过IMotion接口调用Fly()函数)以后它的位置就改变了(在飞行前后调用GetPosition()得到不同结果)。
- 多态
同样的接口可以由不同的COM对象实现,客户程序用统一的方法进行处理,却可以得到不同的结果。接口也可以派生,不同的子接口对基接口的函数有不同的实现。
在这里解释一下MFC实现COM对象的机制。一个COM对象可以实现多个接口,而这些接口都是IUnknown的子接口,它们对QueryInterface(), AddRef(), Release()各有一份实现代码,而在同一对象内,这三个函数的内容完全相同,因此可以抽出来,委派给该对象。又由于对任何COM对象,AddRef()和Release()的实现本质上也相同,因此可以进一步,抽取这两个函数及其操作的数据(m_Ref),放到CCmdTarget中去。QueryInterface()的情况有所不同,它操作的数据是依赖于具体COM对象的接口映射表,可以在把函数放进CCmdTarget的同时,实现一个返回接口映射表的虚函数,QueryInterface()调用此函数获得具体的接口映射表。
- 重用
COM对象可以用包容和聚合两种方式重用已有的COM对象。
聚合方式实现重用比较复杂。
在实现对象聚合时,要解决的一个主要问题是在接口查询上对用户保持透明。客户从暴露出来的内部对象接口进行查询,应当查到的是外部对象的接口。那么收到查询时,内部对象的IUnknown应当去委托外部对象的IUnknown。但是内部对象也可能不被用于聚合,应该有一个正常的IUnknown。这样可以考虑把内部对象最初收到查询的IUnknown设成一个代理,它根据聚合与否把查询请求转交给外部对象IUnknown或内部对象的正常IUnknown,即内部对象实现两个IUnknown,作为代理的委托IUnknown和正常的非委托IUnknown。内部对象还要知道外部对象IUnknown,并且能判别自身是否被聚合。可以在创建内部对象时把外部对象IUnknown指针传给它,不是聚合时传递一个空指针,这样内部对象就得到了足够信息。
引用计数的管理也是一样,内部对象的委托IUnknown区别被聚合与否,调用外部对象IUnknown或自身的非委托IUnknown。
当然,从外部对象接口要能查到内部对象接口。外部对象需要知道内部对象的IUnknown,以查询所要暴露给客户程序的接口。这个IUnknown应当是内部对象的非委托IUnknown。