COM原理笔记之一 —— 概述篇

COM（组件对象模型，Compent Object Model）是Microsoft提出来的组件标准，它不仅定义了组件程序之间进行交互的标准，并且也提供了组件程序进行所需要的环境。

COM提供了一种在不同的应用程序和语言之间共享二进制代码的规范。COM定义了软件组件互相通讯的方式。它是一种二进制和网络标准，允许任意两个组件互相通讯，而不

管它们是在什么计算机上运行（只要计算机是相连的），也不管计算机运行的是什么操作系统（只要该操作系统支持COM），也不管该组件是用什么语言编写的。COM还提供

了位置透明性：当使用COM组件时，该组件是进程内Dll、本地exe还是位于其他机器上的组件。

一、两种进程模型：

进程内组件：以动态链接库的形式出现（.dll）；

进程外组件：以可执行程序的形式出现（.exe）；

进程内模型的优点是效率高，但组件不稳定会引起客户进程崩溃，因此组件可能会危及客户。

进程外模型的优点是稳定性好，组件进程不会危及客户程序，但效率相对较低。

二、组件软件与软件组织：

组件软件：是指按组件模型组合而得到的软件。

软件组织：是指构成组件软件的每个组件。

三、对象与接口：

对象是某个类（Class）的一个实例，而类则是一组相关的数据和功能组合在一起的定义。每个对象用一个128位GUID来标识，称为CLSID（class indentifer）类标识符或类ID。

接口是一组逻辑上相关的函数集合，其函数也称为接口成员函数。每个接口用128位的全局唯一标识符（Globally Unique Identifier）来标识接口。

四、COM特性

1、语言无关性：

COM规范的定义不依赖于特定的语言，它所采用的是一种二进制代码级标准，而不是源代码级标准。

2、进程透明性：

COM库负责组件程序的定位，管理组件对象的创建和对象与客户之间通信，对用户来讲这是透明的。

3、可重用性：两种机制实现对象的重用

包容方式：对象1包含对象2，当对象1需要用到对象2的功能时，它可以简单地把实现交给对象2来完成。虽然对象1和对象2支持同样的接口，但对象1在实现接口时实现调用了对象2的实现。

聚合方式：对象1只需要简单地把对象2的接口递交给客户即可，对象1并没有实现对象2的接口，但它把对象2的接口也暴露给客户程序，而客户程序并不知道内部对象2的存在。

COM是动态链接库的升级或是OLE的升级。

 

五、为什么需要COM？

虽然可能有很多历史的原因，但是，我们仅从二进制代码共享的角度来看看，为什么要引入COM。

Windows可以使用DLLs在二进制级别共享代码，如kernel32.dll、user32.dll等。但是，这些dll都采用C接口，它们仅能被C语言或者能够理解C调用规范的语言使用。这从语言层次上限定了二进制代码的共享范围。

MFC有一种被称为MFC扩展DLL的共享机制。但是你只能在MFC应用程序中使用它们。

COM利用定义一个二进制规范来解决这些问题。使用COM编写的二进制模块必须匹配一些特定的数据结构。COM规范同样也定义COM对象在内存中应该如何被组织。这份二进制代码同样也不能依赖任何语言层面的特征。

COM对象的结构使用与C++虚函数相同的结构。所以很多COM使用C++编写，但是严格来说COM与编写该COM的语言是不想关的，因为最后的二进制代码可以被任何语言使用。

COM并不是Win32相关的，理论上，COM可以被移植到任何操作系统上，但是现实中COM依然只是Windows世界的东西。

 

COM基本术语

1.interface：一个接口可以看做是一组称为方法的函数。接口名以"I"打头，如"IShellLink"，在C++中，接口即是一个只含有纯虚函数的抽象基类。

2.coclass：component object class的简称。coclass用来实现接口。一个COM对象是coclass在内存中的一个实例（instance）。注意COM"class"跟C++"class"不是一个东西，虽然COM class 的实现通常都是C++ class。

3.COM Server：含有一个或多个coclass的二进制模块（DLL或者EXE）。

4.Registration：向Windows注册，登记COM Server的位置和入口。Unregistration是一个相反的过程：从Windows中移除掉这个登记。

5.GUID：globally unique identifier。一个128位的数。COM使用语言无关的GUID作为标识。每一个interface和coclass都有一个GUID，因为GUID是全世界范围内唯一的。所以避免了名字冲突。有时候GUID也被称为UUID（universally unique identifier）。一个coclass的class ID称为CLSID；一个interface的interfaceID称为IID。

6.HRESULT：一个整数类型的值，COM使用它来返回成功或者错误码。可以使用Windows错误码查询来获取HRESULT所代表的字符含义。

基接口（base interface）：IUnknown

每一个COM接口都要从IUnknown接口继承。IUnknown这个名字的含义是：如果你拥有一个指向IUnknown接口的COM对象指针，那个你无从知道它真正指向的对象是什么，因为COM中的每一个对象都实现了这个接口。

这个接口有三个方法：AddRef、Release和QueryInterface。其中QueryInterface用于在获取某个COM的一个接口指针后，查询该COM的其他接口指针。

HRESULT IUnknown::QueryInterface (    REFIID iid,    void** ppv );

使用COM

1.创建一个COM对象：C++中使用new操作符或者直接在栈上创建；创建COM对象则要调用COM library中的一个API（CoCreateInstance）。

2.删除COM对象：C++中，使用delete操作符或者在栈上的对象超出作用域以后会自动析构。但是在COM中，所有的对象拥有它们自己的引用计数（reference count）。调用者必须在使用完COM对象以后通知它（减少引用计数）。COM对象在引用计数到达0时，自动从内存中释放自己。

创建COM对象的函数原型如下：

HRESULT CoCreateInstance (    REFCLSID  rclsid,    LPUNKNOWN pUnkOuter,    DWORD     dwClsContext,    REFIID    riid,    LPVOID*   ppv );

参数说明：

rclsid

coclass的CLSID。例如，你可以传递CLSID_ShellLink来创建一个用于创建快捷方式的COM对象。

pUnkOuter

只在使用聚合COM对象的时候有用。如果不是用，则传递NULL。

dwClsContext

指示我们希望使用什么类型的COM Server。这里我们使用最简单的一种Server，an in-process DLL，传递 CLSCTX_INPROC_SERVER。

riid

我们要使用的接口的IID。例如，传递IID_IShellLink来得到IShellLink interface的指针。

ppv

所请求的接口的指针地址。

当调用CoCreateInstance函数时，它查询注册表中的CLSID，读取COM server的位置，将其加载到内存中并创建函数所请求的coclass的一个实例。需要注意的是，在使用函数CoCreateInstance之前，确保你的程序已经初始化了COM library，并且需要在程序退出时卸载它，分别调用CoInitialize和CoUninitialize函数。

 

-----------------COM object create sample-------------------------------------------------------HRESULT hr;     IShellLink* pISL;     hr = CoCreateInstance(CLSID_ShellLink,         NULL,         CLSCTX_INPROC_SERVER,         IID_IShellLink,         (void*)&pISL);     if (SUCCEEDED(hr))     {         pISL->Release();//just release.     }     else     {     }---------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

COM中的字符串操作

只要注意到COM中的字符串都是Unicode的，就应该没有问题的。习惯于使用Unicode并在与COM的交互中使用Unicode，就不会有任何问题。当使用ANSI时，需要自己处理Unicode与ANSI之间的转换。除了常规的转换方法外，ATL提供了几个宏处理这种转换：W2A()、OLE2A()、OLE2CA()等。

一个完整的使用COM的样例代码通常如下，代码从参考文章中copy的：

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CString       sWallpaper = wszWallpaper;  // Convert the wallpaper path to ANSIIShellLink*   pISL;IPersistFile* pIPF;    // 1. Initialize the COM library (make Windows load the DLLs). Normally you would    // call this in your InitInstance() or other startup code.  In MFC apps, use    // AfxOleInit() instead.    CoInitialize ( NULL );    2. Create a COM object, using the Shell Link coclass provided by the shell.    // The 4th parameter tells COM what interface we want (IShellLink).    hr = CoCreateInstance ( CLSID_ShellLink,                            NULL,                            CLSCTX_INPROC_SERVER,                            IID_IShellLink,                            (void**) &pISL );    if ( SUCCEEDED(hr) )        {        // 3. Set the path of the shortcut's target (the wallpaper file).        hr = pISL->SetPath ( sWallpaper );        if ( SUCCEEDED(hr) )            {            // 4. Get a second interface (IPersistFile) from the COM object.            hr = pISL->QueryInterface ( IID_IPersistFile, (void**) &pIPF );            if ( SUCCEEDED(hr) )                {                // 5. Call the Save() method to save the shortcut to a file.  The                // first parameter is a Unicode string.                hr = pIPF->Save ( L"C://wallpaper.lnk", FALSE );                // 6a. Release the IPersistFile interface.                pIPF->Release();                }            }        // 6b. Release the IShellLink interface.        pISL->Release();        }    // Printing of error messages omitted here.    // 7. Uninit the COM library.  In MFC apps, this is not necessary since MFC    // does it for us.    CoUninitialize();------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

编写COM

下面看看一个最简单的COM server，进程内server（in-process server），需要如何编写。

要想能用COM lib来使用该COM server，首先必须做两件事情：

1.必须在注册表HKEY_CLASSES_ROOT/CLSID下注册自己；

2.必须导出一个称为DllGetClassObject的函数。

这是这个COM的最低配置。需要在该注册表项下创建一个以该GUID为名的键，该键下有包含一系列的键值，如COM的位置以及它的线程模型等。

一般情况下，COM还需要导出下面三个函数：

DllCanUnloadNow(): COM lib调用此函数以判断该server是否可以被卸载；

DllRegisterServer(): 由安装工具调用，像RegSvr32一样让server能够注册自身。

DllUnregisterServer(): 由卸载工具调用，用于卸载COM。   

前面说道每一个接口都必须实现IUnknown接口，因为IUnknown接口包含了COM对象的两个基本特征：引用计数和接口查询。在写coclass时，也必须实现该接口。下面是一个简单的coclass：

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------class CUnknownImpl : public IUnknown{public:    // Construction and destruction    CUnknownImpl();    virtual ~CUnknownImpl();    // IUnknown methods    ULONG AddRef();    ULONG Release)();    HRESULT QueryInterface( REFIID riid, void** ppv );protected:    UINT m_uRefCount;  // object's reference count};HRESULT CUnknownImpl::QueryInterface ( REFIID riid, void** ppv ){HRESULT hrRet = S_OK;    // Standard QI() initialization - set *ppv to NULL.    *ppv = NULL;    // If the client is requesting an interface we support, set *ppv.    if ( IsEqualIID ( riid, IID_IUnknown ))        {        *ppv = (IUnknown*) this;        }    else        {        // We don't support the interface the client is asking for.        hrRet = E_NOINTERFACE;        }    // If we're returning an interface pointer, AddRef() it.    if ( S_OK == hrRet )        {        ((IUnknown*) *ppv)->AddRef();        }    return hrRet;}-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

在每一次实现一个coclass时，同时也需要写一个被称为class factory配对的类，该类用于创建这个coclass的实例。需要这个工厂类的原因是为了语言无关：COM本身不创建COM对象，因为那样的话就不是语言和实现无关的了。

当COM lib调用DllGetClassObject时，它传递COM客户端请求的CLSID，server创建代表这个CLSID的类工厂。工厂类（class factory）本身也是一个coclass，它实现了IClassFactory。当DllGetClassObject成功返回时，它返回给COM lib一个指向IClassFactory的指针，然后COM lib使用IClassFactory的方法来创建COM对象。

IClassFactory像下面这样：

struct IClassFactory : public IUnknown{    HRESULT CreateInstance( IUnknown* pUnkOuter, REFIID riid,                            void** ppvObject );    HRESULT LockServer( BOOL fLock );};

在这之后我们需要用COM实现自己的功能，首先定义一个接口，接口里包含了我们自己的功能定义（记住，它必须实现IUnknown接口），例如：

struct ISimpleMsgBox : public IUnknown{    // IUnknown methods    ULONG AddRef();    ULONG Release();    HRESULT QueryInterface( REFIID riid, void** ppv );    // ISimpleMsgBox methods    HRESULT DoSimpleMsgBox( HWND hwndParent, BSTR bsMessageText );};struct __declspec(uuid("{7D51904D-1645-4a8c-BDE0-0F4A44FC38C4}"))                  ISimpleMsgBox;

 

注意到最后一行，__declspec表示将一个GUID分配给ISimpleMsgBox，然后我们可以使用__uuidof操作符来获取这个GUID，__declspec和__uuidof都是微软的C++扩展

（Microsoft C++ extensions）。

然后，你需要一个类来实现这个接口：

其他细节：与COM有关的宏

STDMETHOD()：包含了virtual关键字和HRESULT返回类型以及__stdcall调用约定。STDMETHOD_()与之相同，但是允许指定非HRESULT的返回值。

PURE：与C++中的"=0"效果相同，将一个函数声明为纯虚函数。

STDMETHODIMP：对应于STDMETHOD()的实现，相应地，STDMETHODIMP_()与STDMETHOD_()对应。

STDAPI：包含了返回类型和调用约定，由于STDAPI的扩展方式，使用了此宏以后不能再使用__declspec(dllexport)。可以使用".DEF"文件完成类似功能。