COM接口聚合实现解惑(C++虚表)

来源:互联网 发布:cloudflare nginx 编辑:程序博客网 时间:2024/03/28 20:37

           本文转自http://blog.csdn.net/nobugtodebug/archive/2009/10/12/4659351.aspx

 

           最近看潘爱民的《COM原理与应用》,看到接口的聚合实现时,产生一个疑惑。COM的这个特性的背后隐藏着一个关于C++虚表的知识点。如果对C++的虚表没有一定的认识就会被绕进去,被搞得稀里糊涂。经过和朋友的一番探讨总算搞清楚。特整理成此文

           我们知道支持被聚合使用的CA接口要实现一组和IUnknown接口一致的非委托Unknown接口,这一组接口完成实际的QueryInterface, AddRef 和 Release的工作。而真正的IUnknow接口的工作就仅仅是判断该对象是否是被聚合使用(通过一个指向IUnknown的指针成员m_pUnknownOuter),如果该对象被聚合使用(m_pUnknownOuter不等于Null)则将调用转向m_pUnknownOuter所指的外部对象CB.

           CB在初始化时,聚合使用了CA。如下:

HRESULT CB::Init() 

    IUnknown *pUnknownOuter = (IUnknown *)this; 
    HRESULT result = ::CoCreateInstance(CLSID_CompA, pUnknownOuter, 
                        CLSCTX_INPROC_SERVER, 
                        IID_IUnknown, (void **)& m_pUnknownInner) ;
 
    if (FAILED(result)) 
            return E_FAIL; 
     
    result = m_pUnknownInner->QueryInterface(IID_SomeInterface, (void **)&m_pCAInterface); 
        if (FAILED(result)) 
    { 
        m_pUnknownInner->Release(); 
        return E_FAIL; 
    }

    pUnknownOuter->Release(); 
    return S_OK; 
}


           1) CB调用CoCreateInstance聚合使用CA时,CB的m_pUnknownInner指向了CA对象,而CA对象的m_pUnknownOuter成员也指向了CB对象。

           2) CB调用m_pUnknownInner->QueryInterface(IID_CAInterface, (void **)&m_pCAInterface); 来请求CA的接口,CA的QueryInterface如下:


HRESULT CA::QueryInterface(const IID& iid, void **ppv) 

    if  ( m_pUnknownOuter != NULL ) 
    { 
        return m_pUnknownOuter->QueryInterface(iid, ppv); 
    } 
    else 
    { 
        return NondelegationQueryInterface(iid, ppv); 
    } 
}


           由于CA对象的m_pUnknownOuter不等于Null, 调用将被转到CB (return m_pUnknownOuter->QueryInterface(iid, ppv);) 
           那么来看看CB的QueryInterface:


HRESULT CB::QueryInterface(const IID& iid, void **ppv) 

    if ( iid == IID_IUnknown ) 
    { 
        *ppv = (IUnknown *) this ; 
        ((IUnknown *)(*ppv))->AddRef() ; 
    } else if ( iid == IID_OtherInterface ) 
    { 
        *ppv = (IOtherInterface *) this ; 
        ((IOtherInterface *)(*ppv))->AddRef() ; 
    } else if ( iid == IID_SomeInterface) 
    { 
        return m_pUnknownInner->QueryInterface(iid, ppv) ; 
    }
 else 
    { 
        *ppv = NULL; 
        return E_NOINTERFACE ; 
    } 
    return S_OK; 
}


           CB又将调用转给了CA, CA又再转给CB,,, 死循环!!

           不过,实际上,例子程序运行正常,并没有产生死循环。这当中发生了一些我们不知道的事情。这就是C++的虚表在作怪!下来,我们来分析为什么程序运行时没有进入死循环。

           先给出CA的定义: 


class INondelegatingUnknown 

public: 
  virtual HRESULT  __stdcall  NondelegationQueryInterface(const IID& iid, void **ppv) = 0 ; 
    virtual ULONG     __stdcall  NondelegatingAddRef() = 0; 
    virtual ULONG     __stdcall  NondelegationRelease() = 0; 
};

class CA : public ISomeInterface, public INondelegatingUnknown 

protected: 
     ULONG           m_Ref;

public: 
     CA(IUnknown *pUnknownOuter); 
     ~CA();

public : 
    // Delegating IUnknown 
    virtual HRESULT      __stdcall  QueryInterface(const IID& iid, void **ppv) ; 
    virtual ULONG      __stdcall  AddRef() ; 
    virtual ULONG      __stdcall  Release() ;

    // Nondelegating IUnknown 
    virtual HRESULT   __stdcall  NondelegationQueryInterface(const IID& iid, void **ppv); 
    virtual ULONG      __stdcall  NondelegatingAddRef(); 
    virtual ULONG      __stdcall  NondelegationRelease();

    virtual HRESULT __stdcall SomeFunction( ) ;

    private : 
        IUnknown  *m_pUnknownOuter;  // pointer to outer IUnknown 
};


           仔细读《COM原理与应用》第105页,第4行。“(2) CoCreateInstance函数返回之后,得到了m_pUnknownInner指针,指向对象A的非委托IUnknown。” 
           在CB的Init中,虽然m_pUnknownInner是一个IUnknow*指针,但得到的是Nondelegating IUnknown接口,而不是IUnknown接口。 
           所以在后面的第二步 result = m_pUnknownInner->QueryInterface(IID_SomeInterface, (void **)&m_pCAInterface); 时实际被调用的是NondelegationQueryInterface(const IID& iid, void **ppv);

           请仔细看CA的Nondelegating IUnknown接口实现: 


HRESULT CA::NondelegationQueryInterface(const IID& iid, void **ppv) 

    if ( iid == IID_IUnknown ) 
    { 
       *ppv = (INondelegatingUnknown *) this ; 
         ((IUnknown *)(*ppv))->AddRef() ; 
    } else if ( iid == IID_SomeInterface ) 
    { 
        *ppv = (ISomeInterface *) this ; 
        ((ISomeInterface *)(*ppv))->AddRef() ; 
    } 
    else 
    { 
        *ppv = NULL; 
        return E_NOINTERFACE ; 
    } 
    return S_OK; 
}


           那么这究竟是怎么做到的呢?!毕竟m_pUnknownInner是一个IUnknow*指针,而且在CB中,我们是这样调用的m_pUnknownInner->QueryInterface,用得是QueryInterface!而不是NondelegationQueryInterface!怎么会调用到NondelegationQueryInterface呢? 
           在讲出为什么之前,请大家试用改一下例子程序,把NondelegationQueryInterface的次序小小地调整一下。如下:

class INondelegatingUnknown 

public: 
  virtual HRESULT  __stdcall  NondelegationQueryInterface(const IID& iid, void **ppv) = 0 ; 
    virtual ULONG     __stdcall  NondelegatingAddRef() = 0; 
    virtual ULONG     __stdcall  NondelegationRelease() = 0; 
};
 
变成: 
class INondelegatingUnknown 

public: 
    virtual ULONG     __stdcall  NondelegatingAddRef() = 0; 
  virtual HRESULT  __stdcall  NondelegationQueryInterface(const IID& iid, void **ppv) = 0 ; 
    virtual ULONG     __stdcall  NondelegationRelease() = 0; 
};


           然后再运行代码,相信你一定会运行时出错的。这是因为我们在CB中调用m_pUnknownInner->QueryInterface这一句时,并不仅仅是根据函数名QueryInterface来调用函数的,因为CA是一个有虚函数的对象,所以在CA对象中存在一个虚表,当调用函数时,首先是根据函数名来计算函数在虚表中的索引值,然后再用这个索引到虚表中去调用实现的函数。因为QueryInterface在IUnknown中是第一个被定义的,所以它在虚表中的索引是0,当调用m_pUnknownInner->QueryInterface时,会去调用虚表中的第一个函数,由于我们改变了INondelegatingUnknown定义的顺序,INondelegatingUnknown的虚表中的第一个函数是NondelegatingAddRef,它是没有参数的。所以当发生带着两个参数的调用时,产生了运行时的错误!

           讲到这里,问题好像清楚了,又好像有哪里没说明白。到底是哪个虚表?哪个对象的虚表?

           其实,在我们的讨论中只有两个对象,一个CB,一个CA其他的什么IUnknown,INondelegatingUnknown,ISomeInterface只不过是接口而已。很显然CB我们不用关心,主要是CA。

Main

           基本上,CA的对象应该是这副德性:

VT


           我们注意CA::NondelegationQueryInterface的实现中 


if ( iid == IID_IUnknown ) 
    { 
       *ppv = (INondelegatingUnknown *) this ; 
         ((IUnknown *)(*ppv))->AddRef() ; 
    } 


           这里对this做了一次强制转换,(INondelegatingUnknown *) this 表达式的结果就仅仅是INondelegatingUnknown虚表的指针。而*ppv需要的正好仅仅是这个虚表的指针。所以在在CB中调用m_pUnknownInner->QueryInterface,程序去找虚表中的第一项。所以实际被调用的就是CA::NondelegationQueryInterface。