COM编程入门 什么是COM，如何使用COM

第一部分 什么是COM，如何使用COM 本文的目的是为刚刚接触COM的程序员提供编程指南，并帮助他们理解COM的基本概念。内容包括COM规范简介，重要的COM术语以及如何重用现有的COM组件。本文不包括如何编写自己的COM对象和接口。 COM即组件对象模型，是Component Object Model 取前三个字母的缩写，这三个字母在当今Windows的世界中随处可见。随时涌现出来的大把大把的新技术都以COM为基础。各种文档中也充斥着诸如COM对象、接口、服务器之类的术语。因此，对于一个程序员来说，不仅要掌握使用COM的方法，而且还要彻底熟悉COM的所有一切。 本文由浅入深描述COM的内在运行机制，教你如何使用第三方提供的COM对象（以Windows 外壳组件Shell为例）。读完本文后，你就能掌握如何使用Windows操作系统中内建的组件和第三方提供的COM对象。 本文假设你精通C++语言。在例子代码中使用了一点MFC和ATL，如果你不熟悉MFC和ATL也没关系，本文会对这些代码进行完全透彻的解释。 本文包括以下几个部分： COM——到底是什么？——COM标准的要点介绍，它被设计用来解决什么问题？ 基本元素的定义——COM术语以及这些术语的含义。 使用和处理COM对象——如何创建、使用和销毁COM对象。 基本接口——描述IUnknown基本接口及其方法。 掌握串的处理——在COM代码中如何处理串。 应用COM技术——例子代码，举例说明本文所讨论的所有概念。 处理HRESULT——HRESULT类型描述，如何监测错误及成功代码。 COM——到底是什么？ 简单地说，COM是一种跨应用和语言共享二进制代码的方法。与C++不同，它提倡源代码重用。ATL便是一个很好的例证。源码级重用虽然好，但只能用于C++。它还带来了名字冲突的可能性，更不用说不断拷贝重用代码而导致工程膨胀和臃肿。 Windows使用DLLs在二进制级共享代码。这也是Windows程序运行的关键——重用kernel32.dll, user32.dll等。但DLLs是针对C接口而写的，它们只能被C或理解C调用规范的语言使用。由编程语言来负责实现共享代码，而不是由DLLs本身。这样的话DLLs的使用受到限制。 MFC引入了另外一种MFC扩展DLLs二进制共享机制。但它的使用仍受限制——只能在MFC程序中使用。 COM通过定义二进制标准解决了这些问题，即COM明确指出二进制模块（DLLs和EXEs）必须被编译成与指定的结构匹配。这个标准也确切规定了在内存中如何组织COM对象。COM定义的二进制标准还必须独立于任何编程语言（如C++中的命名修饰）。一旦满足了这些条件，就可以轻松地从任何编程语言中存取这些模块。由编译器负责所产生的二进制代码与标准兼容。这样使后来的人就能更容易地使用这些二进制代码。 在内存中，COM对象的这种标准形式在C++虚函数中偶尔用到，所以这就是为什么许多COM代码使用C++的原因。但是记住，编写模块所用的语言是无关的，因为结果二进制代码为所有语言可用。 此外，COM不是Win32特有的。从理论上讲，它可以被移植到Unix或其它操作系统。但是我好像还从来没有在Windows以外的地方听说过COM。 基本元素的定义 我们从下往上看。接口只不过是一组函数。这些函数被称为方法。接口名字以大写的I开头，例如C++中的IShellLink，接口被设计成一个抽象基类，其中只有纯粹的虚拟函数。 接口可以从其它接口继承，这里所说的继承的原理就好像C++中的单继承。接口是不允许多继承的。 coclass（简称组件对象类——component object class）被包含在DLL或EXE中，并且包含着一个或者多个接口的代码。组件对象类（coclasss）实现这些接口。COM对象在内存中表现为组件对象类（coclasss）的一个实例。注意COM“类”和C++“类”是不相同的，尽管常常COM类实现的就是一个C++类。 COM服务器是包含了一个或多个coclass的二进制（DLL或EXE）。 注册（Registration）是创建注册表入口的一个过程，告诉Windows 操作系统COM服务器放在什么位置。取消注册（Unregistration）则相反——从注册表删除这些注册入口。 GUID（谐音为“fluid”，意思是全球唯一标示符——globally unique identifier）是个128位的数字。它是一种独立于COM编程语言的标示方法。每一个接口和coclass有一个GUID。因为每一个GUID都是全球唯一的，所以避免了名字冲突（只要你用COM API创建它们）。有时你还会碰到另一个术语UUID（意思也是全球唯一标示符——universally unique identifier）。UUIDs和GUIDs在实际使用时的用途是一样的。 类ID或者CLSID是命名coclass的GUID。接口ID或者IID是命名接口的GUID。 在COM中广泛地使用GUID有两个理由： 1、GUIDs只是简单的数字，任何编程语言都可以对之进行处理。 2、GUIDs可以在任何机器上被任何人创建，一旦完成创建，它就是唯一的。因此，COM开发人员可以创建自己特有的GUIDs而不会与其它开发人员所创建的GUIDs有冲突。这样就消除了集中授权发布GUIDs的必要。 HRESULT是COM用来返回错误和成功代码的整型数字。除此之外，别无它意，虽然以H作前缀，但没有句柄之意。下文会对它有更多的讨论。 最后，COM库是在你使用COM时与你交互的操作系统的一部分，它常常指的就是COM本身。但是为了避免混淆才分开描述的。 使用和处理COM对象 每一种语言都有其自己处理对象的方式。例如，C++是在栈中创建对象，或者用new动态分配。因为COM必须独立于语言，所以COM库为自己提供对象管理例程。下面是对COM对象管理和C++对象管理所做的一个比较： 创建一个新对象 C++中，用new操作符，或者在栈中创建对象。 COM中，调用COM库中的API。 删除对象 C++中，用delete操作符，或将栈对象踢出。 COM中，所有的对象保持它们自己的引用计数。调用者必须通知对象什么时候用完这个对象。当引用计数为零时，COM对象将自己从内存中释放。 由此可见，对象处理的两个阶段：创建和销毁，缺一不可。当创建COM对象时要通知COM库使用哪一个接口。如果这个对象创建成功，COM库返回所请求接口的指针。然后通过这个指针调用方法，就像使用常规C++对象指针一样。 创建COM对象 为了创建COM对象并从这个对象获得接口，必须调用COM库的API函数，CoCreateInstance()。其原型如下： HRESULT CoCreateInstance ( REFCLSID rclsid, LPUNKNOWN pUnkOuter, DWORD dwClsContext, REFIID riid, LPVOID* ppv ); 以下是参数解释： rclsid coclass的CLSID，例如，可以传递CLSID_ShellLink创建一个COM对象来建立快捷方式。 pUnkOuter 这个参数只用于COM对象的聚合，利用它向现有的coclass添加新方法。参数值为null表示不使用聚合。 dwClsContext 表示所使用COM服务器的种类。本文使用的是最简单的COM服务器，一个进程内（in-process）DLL，所以传递的参数值为CLSCTX_INPROC_SERVER。注意这里不要随意使用CLSCTX_ALL（在ATL中，它是个缺省值），因为在没有安装DCOM的Windows95系统上会导致失败。 riid 请求接口的IID。例如，可以传递IID_IShellLink获得IShellLink接口指针。 ppv 接口指针的地址。COM库通过这个参数返回请求的接口。 当你调用CoCreateInstance()时，它负责在注册表中查找COM服务器的位置，将服务器加载到内存，并创建你所请求的coclass实例。 以下是一个调用的例子，创建一个CLSID_ShellLink对象的实例并请求指向这个对象IShellLink接口指针。 HRESULT hr; IShellLink* pISL; hr = CoCreateInstance ( CLSID_ShellLink, // coclass 的CLSID NULL, // 不是用聚合 CLSCTX_INPROC_SERVER, // 服务器类型 IID_IShellLink, // 接口的IID (void**) &pISL ); // 指向接口的指针 if ( SUCCEEDED ( hr ) ) { // 用pISL调用方法 } else { // 不能创建COM对象，hr 为出错代码 } 首先声明一个接受CoCreateInstance()返回值的HRESULT和IShellLink指针。调用CoCreateInstance()来创建新的COM对象。如果hr接受到一个表示成功的代码，则SUCCEEDED宏返回TRUE，否则返回FALSE。FAILED是一个与SUCCEEDED对应的宏用来检查失败代码。 删除COM对象 前面说过，你不用释放COM对象，只要告诉它们你已经用完对象。IUnknown是每一个COM对象必须实现的接口，它有一个方法，Release()。调用这个方法通知COM对象你不再需要对象。一旦调用了这个方法之后，就不能再次使用这个接口，因为这个COM对象可能从此就从内存中消失了。 如果你的应用程序使用许多不同的COM对象，因此在用完某个接口后调用Release()就显得非常重要。如果你不释放接口，这个COM对象（包含代码的DLLs）将保留在内存中，这会增加不必要的开销。如果你的应用程序要长时间运行，就应该在应用程序处于空闲期间调用CoFreeUnusedLibraries() API。这个API将卸载任何没有明显引用的COM服务器，因此这也降低了应用程序使用的内存开销。 继续用上面的例子来说明如何使用Release()： // 像上面一样创建COM 对象， 然后， if ( SUCCEEDED ( hr ) ) { // 用pISL调用方法 // 通知COM 对象不再使用它 pISL->Release(); } 接下来将详细讨论IUnknown接口。 基本接口——IUnknown 每一个COM接口都派生于IUnknown。这个名字有点误导人，其中没有未知（Unknown）接口的意思。它的原意是如果有一个指向某COM对象的IUnknown指针，就不用知道潜在的对象是什么，因为每个COM对象都实现IUnknown。 IUnknown 有三个方法： AddRef() – 通知COM对象增加它的引用计数。如果你进行了一次接口指针的拷贝，就必须调用一次这个方法，并且原始的值和拷贝的值两者都要用到。在本文的例子中没有用到AddRef()方法。 Release() – 通知COM对象减少它的引用计数。参见前面的Release()示例代码段。 QueryInterface() – 从COM对象请求一个接口指针。当coclass实现一个以上的接口时，就要用到