用ATL建立轻量级的COM对象
第四部分
作者:赵湘宁
第一部分:为什么要使用ATL。
第二部分:起步篇。
第三部分:实现IUnknown。
实现接口
现在你已经积累了一些关于ATL线程模型方面的知识，下面我们来讨论ATL如何实现IUnknown。ATL最不直观的（同时也是最强大的）一个方面就是你要实现的类事实上都是不能被直接实例化的抽象类。实现一个从通用的IUnknown派生的C++类。但是在确定对象的运行环境之前，QueryInterface，AddRef 和 Release是不会有实质性代码的。这种灵活性使开发人员能实现对象的关键功能，如COM的聚合支持，tear-offs，堆和栈分配，服务器锁定等等。下图展示了一个典型的基于ATL的类层次。
图四 典型的基于ATL的类层次
从下面的代码可以看出，ATL中实现IUnknown的关键在于CComObjectRootBase 和 CComObjectRootEx。
CComObjectRoot
class CComObjectRootBase {
public:
// C++ 构造函数
CComObjectRootBase() { m_dwRef = 0L; }
// ATL 伪构造函数和伪析构函数
HRESULT FinalConstruct() { return S_OK; }
void FinalRelease() {}
// 内部Unknown函数（由派生类提供的InternalAddRef/Release）
static HRESULT WINAPI InternalQueryInterface(void* pThis,
const _ATL_INTMAP_ENTRY* pEntries, REFIID iid, void** ppvObject) {
HRESULT hRes =
AtlInternalQueryInterface(pThis,pEntries,iid,ppvObject);
return _ATLDUMPIID(iid, pszClassName, hRes);
}
// 外部Unknown函数
ULONG OuterAddRef() { return m_pOuterUnknown->AddRef(); }
ULONG OuterRelease() { return m_pOuterUnknown->Release();
}
HRESULT OuterQueryInterface(REFIID iid, void ** ppvObject)
{ return m_pOuterUnknown->QueryInterface(iid, ppvObject);
}
// ATL 创建者的钩子例程
void SetVoid(void*) {}
void InternalFinalConstructAddRef() {}
void InternalFinalConstructRelease() {}
// ATL 接口映射辅助函数
static HRESULT WINAPI
_Break( void*, REFIID, void**, DWORD);
static HRESULT WINAPI _NoInterface( void*, REFIID, void**,
DWORD);
static HRESULT WINAPI _Creator(
void*, REFIID, void**, DWORD);
static HRESULT WINAPI _Delegate( void*,
REFIID, void**, DWORD);
static HRESULT WINAPI
_Chain( void*, REFIID, void**, DWORD);
static HRESULT WINAPI
_Cache( void*, REFIID, void**, DWORD);
// 实际的引用计数或者指针返回到真实的Unknown
union {
long m_dwRef;
IUnknown* m_pOuterUnknown;
};
};
template <class ThreadModel>
class CComObjectRootEx : public CComObjectRootBase {
public:
typedef ThreadModel _ThreadModel;
typedef _ThreadModel::AutoCriticalSection _CritSec;
// 内部 Unknown 函数（InternalQueryInterface 由
CComObjectRootBase提供）
ULONG InternalAddRef() { return _ThreadModel::Increment(&m_dwRef);
}
ULONG InternalRelease()
{ return _ThreadModel::Decrement(&m_dwRef); }
// 对象级的锁定操作
void Lock() {m_critsec.Lock();}
void Unlock() {m_critsec.Unlock();}
private:
_CritSec m_critsec;
};
这两个类提供了三个方法：OuterQueryInterface，OuterAddRef 和 OuterRelease，它们被用来将IUnknown的功能委派给外部实现。当实现COM的聚合和tear-offs时要用到这些方法。其它三个方法--InternalQueryInterface，InternalAddRef和
InternalRelease的作用是实现本身的引用计数以及对象接口的查询或导航。
CComObjectRootEx是个模板类，允许你针对这个类指定使用哪种ATL线程模型。（如果你想要进行条件编译，则使用CComObjectRoot就可以了，它是一个针对CComObjectRootEx<CComObjectThreadModel的类型定义。）CComObjectRootEx从CComObjectRootBase中派生其大多数功能，它是个相当袖珍的类，只包含一个联合类型的数据成员：
union {
long m_dwRef;
IUnknown *m_pOuterUnknown;
};
根据使用这个类的实际方式，联合中的成员将被用于保存给定类实例的生命周期。大多数情况下要用到m_dwRef，m_pOuterUnknown只有在支持聚合或tear-offs时用到。CComObjectRootBase提供了OuterQueryInterface，OuterAddRef和OuterRelease方法，通过m_pOuterUnknown成员转发IUnknown请求。
反过来，CComObjectRootEx提供InternalAddRef 和InternalRelease方法根据模板参数传递的线程模型来实际增减m_dwRef变量得值。注意这些例程只是增减这个变量，而没有真正删除这个对象。这是因为此对象的分配策略将由派生类中提供，派生类将使用这些例程来调整引用计数。
CComObjectRoot层次最引人注目的是它的QueryInterface实现函数，它被作为CComObjectRootBase的方法（InternalQueryInterface）输出：
static HRESULT WINAPI
CComObjectRootBase::InternalQueryInterface(void *pThis,
const _ATL_INTMAP_ENTRY *pEntries,
REFIID riid, void **ppv);
使用ATL实现IUnknown的每一个类必须制定一个接口映射来提供InternalQueryInterface。ATL的接口映射是IID/DWORD/函数指针数组，它指示当QueryInterface请求一个给定的IID时要采取什么样的行动。其类型都是_ATL_INTMAP_ENTRY。
struct _ATL_INTMAP_ENTRY {
const IID* piid; // 接口ID (IID)
DWORD dw; // 多用途值
HRESULT (*pFunc)(void*, REFIID, void**, DWORD);
};
这个结构的第三个成员pFunc的取值有三种情况。如果pFunc等于常量_ATL_SIMPLEMAPENTRY，则结构成员dw为对象偏移量，这时不需要函数调用，并且InternalQueryInterface完成下列操作：
(*ppv = LPBYTE(pThis) + pEntries[n].dw)->AddRef();
这个偏移量的初始化通常参照基类接口的偏移量。如果pFunc非空且不等于_ATL_SIMPLEMAPENTRY，则它指向的函数将被调用，将这个指针作为第一个参数传递给对象而第二个参数是多用途值dw。
return pEntries[n].pFunc(pThis, riid, ppv,
pEntries[n].dw);
这个接口映射的最后一个入口将使用pFunc值，指示映射的结束。
如果没有在映射中发现任何接口则InternalQueryInterface 会返回E_NOINTERFACE。
接口映射通常为ATL的接口映射宏。ATL提供17个不同的宏，它们支持大多数用于实现接口的普通技术（多继承，嵌套类，聚合或者tear-offs。）这些宏及其相应的原始代码请参见附表三。下面是一个使用CComObjectRootEx和接口映射实现IPager2 和IMessageSource类的例子：
class CPager
: public IMessageSource, public IPager2,
public CComObjectRootEx<CComMultiThreadModel>{
public:
CPager(void) {}
virtual ~CPager(void) {}
BEGIN_COM_MAP(CPager)
COM_INTERFACE_ENTRY(IMessageSource)
COM_INTERFACE_ENTRY(IPager2)
COM_INTERFACE_ENTRY(IPager)
END_COM_MAP()
STDMETHODIMP GetNextMessage(OLECHAR **ppwsz);
STDMETHODIMP SendMessage(const COLECHAR * pwsz);
STDMETHODIMP SendUrgentMessage(void);
};
前面的代码产生的接口映射如下：
{ &IID_IMessageSource, 0, _ATL_SIMPLEMAPENTRY },
{ &IID_IPager2, 4, _ATL_SIMPLEMAPENTRY },
{ &IID_IPager, 4, _ATL_SIMPLEMAPENTRY},
{ 0, 0, 0 }
在建立接口映射时，ATL假设映射中第一个入口是个简单映射入口并用它来满足对IID_IUnknown.的请求。
除了支持IUnknown外，ATL提供大量缺省的COM接口实现。ATL用一个简单的命名规范来为这些实现命名，它们大多数都是作为模板类来实现的，带有一个模板参数，而这些模板参数才是是既要实现的类。
一个简单的例子是IObjectWithSite接口，它一般用于为某个对象提供一个指向激活现场的指针。ATL为这个指针提供了一个缺省的实现：IObjectWithSiteImpl。此类提供了一个IObjectWithSite兼容的二进制签名并且实现了所有的IObjectWithSite方法。为了使用ATL内建的实现，你只需要添加基类实现（用适当的模板参数），然后在接口映射中添加一个入口输出经过QueryInterface实现的接口。
例如，为了使用ATL的IObjectWithSite实现，按照如下步骤来做：
class CPager
: public CComObjectRootEx,
public IPager,
public IObjectWithSiteImpl
{
public:
BEGIN_COM_MAP(CPager)
COM_INTERFACE_ENTRY(IPager)
COM_INTERFACE_ENTRY_IMPL(IObjectWithSite)
END_INTERFACE_MAP()
STDMETHODIMP SendMessage(const COLECHAR * pwsz);
};
由于使用了ATL内建的实现类，也就有了COM_INTERFACE_ENTRY_IMPL宏。之所以要用只个宏是因为许多ATL的缺省实现不从它们实现的接口派生。这样的话就导致标准的COM_ INTERFACE_ENTRY宏返回不正确的偏移量。例如，因为CPager不从IObjectWithSite派生，用于计算偏移量的强制类型转换就不会在对象中反映，而是用起始位置代替。
在这个例子中，IObjectWithSiteImpl没有基类。而是按照在IObjectWithSite中一样的顺序声明它的虚函数，产生全兼容的vtable（虚表）结构。ATL使用这个有点不可思议的技术，原因是它允许缺省实现支持接口的引用计数，这一点使用常规多继承技术是很难做到的。
IDispatchImpl也是一个常用的ATL缺省实现。这个类实现用于双接口的四个IDispatch方法，由你的类实现IDispatch::Invoke所不能完成的方法。不像大多数其它的ATL实现，这个类实际上是从一个COM接口派生的，有几个模板参数：
template <
class T, // 双接口
const IID* piid, // 双接口IID
const GUID* plibid, // 包含类型库TypeLib
WORD wMajor = 1, // 类型库的版本
WORD wMinor = 0, //类型库的版本
class tihclass = CComTypeInfoHolder
>
class IDispatchImpl : public T { ... };
假设两个接口是DIPager 和 DIMessageSource。这个类的使用如下：
class CPager
: public CComObjectRootEx<CComMultiThreadModel>,
public IDispatchImpl<DIMessageSource,
&IID_DIMessageSource, &LIBID_PagerLib>,
public IDispatchImpl<DIPager,
&IID_DIPager, &LIBID_PagerLib>
{
public:
BEGIN_COM_MAP(CPager)
COM_INTERFACE_ENTRY(DIMessageSource)
COM_INTERFACE_ENTRY(DIPager)
// 下一个接口指定DIPager为缺省 [default]
COM_INTERFACE_ENTRY2(IDispatch, DIPager)
END_INTERFACE_MAP()
STDMETHODIMP SendMessage(BSTR pwsz);
STDMETHODIMP GetNextMessage(BSTR *ppwsz);
};
ATL的第一个版本使用CComDualImpl名字，现在它只是IDispatchImpl预处理的一个别名，以便允许1.x版本和2.x版本的工程能在一起编译。(待续)
