COM初体验

  以前在我学校里培训过一段时间C++，我敬爱的吴老师略有提及。那个时候觉得COM遥不可及，觉得，哇塞好神圣。我觉得自己啥都没学好，我不应该这么早去涉及这片过于光荣的领地。既没有觉悟也没有动力去迎接这样一场学习。让对于COM的学习一拖再拖，就像拖延症。然而现实总是残酷的这项技术早已经不再神秘不再光荣依旧，技术的发展甩给我狠狠地一记巴掌，如果连这种技术都不了解确实很难混下去了。

•COM是微软组件对象模型的简称。由于COM具有二进制代码共享的特性，所以它具备了高可开发性、高度可维护性和高度的可移植性（跨开发语言），以至于在Windows上面的诸多应用软件采用了COM来做整体的架构。比如微软的DirectX等。COM虽然流行于2000-2004年之间，由于它的普及面之广，应用软件种类之繁多再加上Windows对其默认支持很好，开发出来的软件无需依赖其他的开发包，所以被很多软件公司采用至今。作为一个VC++程序员，是否系统掌握COM的用法成为是否合格的重要的衡量指标之一。

•下面我简单地讲解COM组件的三个优点。

•采用COM组件架构我们的软件，会使我们更方便地进行模块划分，而且各模块独立性高，耦合度低，从而更方便地进行开发任务的分工。(开发性)

•采用COM组件架构我们的软件，会使我们更方便地维护、升级软件，因为我们可以很方便地直接用新模块替换旧模块，而不影响软件的其它功能。（维护性）

•采用COM组件架构我们的软件，可以使我们已编写好的功能模块可以很方便地移植到其它平台，如从C++的MFC平台移植到C#的WinForm平台。因为COM组件是跨应用的，可以被C++调用也可以被C#调用。（移植性）

C++程序中的组件与接口：

•接口，是一种约定，一种协议。它是抽象的，指明了具体含义，但却没有实现这个定义。我们看一下C++的纯虚函数：求最大公约数，virtual int GreatestCommonDivisor(int a, int b) = 0;  //求a与b的最大公约数。这个函数的定义很明确，但没有实现这个含义的具体方法，所以，是抽象的。

•我们一般采用interface这个英文单词表示C++中的接口，它在Microsoft Visual Studio 安装目录VCPlatformSDKincludeobjbase.h中被预定义。

#define   interface   struct

在其它开发平台下，也可以自己编写预定义代码

COM组件与COM接口：

•COM的定义：是Component Object Model （组件对象模型）的缩写

•COM组件是可以以二进制的形式发布，具有指定规则的二进制结构；

•COM组件是可以被其它应用程序来调用，以实现二进制代码的共享（跨应用）；

•COM组件是完全与编程语言无关的。(跨语言)；

•COM组件只能被运行在Windows操作系统平台上面，Linux，Mac不能适用。

•COM组件的内存结构和C++编译器为抽象基类所生成的内存结构是相同的。因此可以用C++的抽象基类来定义COM接口。

•COM组件必须继承于最基本的COM接口： IUnknow。

•IUnknow有三个函数，为别是QueryInterface, AddRef, Release。

interface IUnknown
{
        virtual HRESULT QueryInterface(const IID &iid, void **ppv) = 0;
        virtual ULONG AddRef() = 0;
        virtual ULONG Release() = 0;
};

QueryInterface：

可以通过QueryInterface函数来查询某个组件是否支持某个特定的接口。若支持，QueryInterface返回一个指向此接口的指针。这里我们看到函数返回类型为HRESULT，参数其中一个的类型是const IID&。HRESULT跟IID是什么呢？

IID：

•IID，接口标识符，每个接口都可以设置一个IID，用于标志该接口，若标志了某个接口后，IID的值不能再修改。

•IID其实是： typedef GUID IID;

typedef struct _GUID
{
        DWORD  Data1;    //随机数
        WORD  Data2;        //和时间相关
        WORD  Data3;        //和时间相关
        BYTE  Data4[8];     //和网卡MAC相关
} GUID;

GUID：

•GUID有16个字节，共128位二进制数。

•GUID的生成方法，可以采用Windows SDK v6.0A的Tools文件夹下的GUID生成器生成。

•从理论上讲，它是不能保证唯一，但由于重复的可能性非常非常非常。。。非常小。有句夸张的说法是：“在每秒钟产生一万亿个GUID的情况下，即使太阳变成白矮星的时候，它仍是唯一的”

•GUID的表示方法：

// {0E04C466-6CE9-4513-B306-43E8F7025EB9}

 static const GUID guid =

{ 0xe04c466, 0x6ce9, 0x4513, { 0xb3, 0x6, 0x43, 0xe8, 0xf7, 0x2, 0x5e, 0xb9 } };

QueryInterface的实现：

virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE QueryInterface(REFIID iid, void **ppv)
    {
        
        if (iid == IID_IUnknown)
        {
            //即使CA继承了两个IUnknown接口，其中一个来自于IX，另一个来自于IY。我们一般返回第一个被继承的IX接口。
            *ppv = static_cast<IX*>(this);        
        }
        else if (iid == IID_IX)
        {
            //返回IX接口
            *ppv = static_cast<IX*>(this);        
        }
        else if (iid == IID_IY)
        {
            //返回IY接口
            *ppv = static_cast<IY*>(this);
        }
        else
        {
            //查询不到IID，*ppv返回NULL。
            *ppv = NULL;
            return E_NOINTERFACE;    //函数返回值返回E_NOINTERFACE，表示组件不支持iid的接口。
        }

        //查询成功时，需要自增引用计数
        AddRef();        

        return S_OK;    //返回S_OK
    }

 引用计数的原理:

•引用计数技术就是用来管理对象生命期的一种技术。

•对象O可能同时被外界A，外界B，外界C引用。也就是说外界A，外界B，外界C可能都在使用对象O。

•每次当对象被外界引用时，计数器就自增1。

•每次当外界不用对象时，计数器就自减1。

•在计数值为零时，对象本身执行delete this,销毁自己的资源。

•引用计数使得对象通过计数能够知道何时对象不再被使用，然后及时地删除自身所占的内存资源。

•IUnknown接口的AddRef与Release就是引用计数的实现方法。

AddRef和Release的实现：

virtual ULONG STDMETHODCALLTYPE AddRef()
    {
        //简单实现方法
        return ++m_lCount;

        //多线程编程采用如下方法，这种方法确保同一个时刻只会有一个线程来访问成员变量
        //return InterlockedIncrement(&m_lCount);
    }

    virtual ULONG STDMETHODCALLTYPE Release()
    {
        //简单实现方法
        if (--m_lCount == 0)
        {
            delete this;    //销毁自己
            return 0;
        }
        return m_lCount;

        ////多线程编程采用如下方法，这种方法确保同一个时刻只会有一个线程来访问成员变量
        //if (InterlockedDecrement(&m_lCount) == 0)
        //{
        //    delete this;        //销毁自己
        //    return 0;
        //}
        //return m_lCount;
    }

引用计数的优化：

•这种优化可行吗？答案是可行的！因为这种优化符合了引用计数优化的“局部变量原则”

•引用计数的优化原则：

一、输入参数原则：输入参数指的是给函数传递某个值的参数。在函数体中将会使用这个值但却不会修改它或将其返回给调用者。在C++中，输入参数实际上就是那些按值传递的参数。对传入函数的接口指针，无需调用AddRef与Release

二、局部变量原则对于局部复制的接口指针，由于它们只是在函数的生命期内才存在，因此无需调用AddRef与Release

•输入参数原则：

 void Fun(IX *pIXParam)     //参数传递存在赋值过程
{
        //pIXParam->AddRef();   //可优化，注释掉
        pIXParam->Fx1();
        pIXParam->Fx2();
        //pIXParam->Release();    //可优化，注释掉
}

•局部变量原则：

void Fun(IX *pIX)
{
        IX *pIX2 = pIX;
        //pIX2->AddRef();    //可优化，注释掉
        pIX2->Fx1();
        pIX2->Fx2();
        //pIX2->Release();    //可优化，注释掉
}

•以下代码可以优化吗？：

void  Fun(IX **ppIX)
{
        (*ppIX)->Fx1();
        (*ppIX)->Fx2();
        (*ppIX)->Release();    //可以优化吗？
        *ppIX = m_pIXOther;
        (*ppIX)->AddRef();    //可以优化吗？
        (*ppIX)->Fx1();
        (*ppIX)->Fx2();
}

•答案是否定的！因为它不是输入参数原则，而是输入-输出参数原则。此原则下，引用计数不能优化！

//以上两句务必要运行，因为*ppIX 与m_pIXOther不一个属性同一个组件。

//比如假设*ppIX是指向第一次的new CA()，而m_pIXOther却是指向第二次的new CA()。

//或者*ppIX是指向new CA()，而m_pIXOther是指向new CZ()，CA与CZ的共同点，只是都继承了IX接口而已。

•引用计数，带来了高效的内存资源管理方法，能及时地释放不再使用的资源。但却带来了编码的麻烦。在后续的讲解中，会讲到对引用计数的封装，也就是智能指针，到时组件的客户不再编写AddRef与Release代码，也不需要编写delete代码，便可以方便，舒心地进行内存资源的管理。