Сущность технологии СОМ. Библиотека программиста - Дональд Бокс

При работе на Visual Basic и Java, в отличие от C++, программисты никогда не видят QueryInterface, AddRef или Release. Для этих двух языков детали IUnknown надежно скрыты за поддерживающей эти языки виртуальной машиной. На Java QueryInterface просто отображается в приведение типа:

public void TryToSnoreAndIgnore(Object obj)

{

IPug pug;

try

{

pug = (IPug)obj;

// VM calls QueryInterface

// VM вызывает QueryInterface

pug.Snore();

}

catch (Throwable ex)

{

// ignore method or QI failures

// игнорируем сбой метода или QI

}

ICat cat;

try

{

cat = (ICat)obj;

// VM calls QueryInterface

// VM вызывает QueryInterface

cat.IgnoreMaster();

}

catch (Throwable ex)

{

// ignore method or QI failures

// игнорируется сбой метода или QI

}

}

Visual Basic не требует от клиентов приведения типов. Вместо этого, когда указатель интерфейса присваивается переменной неподходящего типа, виртуальная машина (VM) Visual Basic молча вызывает QueryInterface от имени клиента:

Sub TryToSnoreAndIgnore(obj as Object)

On Error Resume Next

' ignore errors

' игнорируем ошибки

Dim pug as IPug

Set pug = obj

' VM calls QueryInterface

' VM вызывает QueryInterface

If Not (pug is Nothing)

Then pug.Snore

End

if Dim cat as ICat

Set cat = obj

' VM calls QueryInterface

' VM вызывает QueryInterface

If Not (cat is Nothing)

Then cat.IgnoreMaster

End if End Sub

Обе виртуальные машины, как Java, так и Visual Basic, выбросят при сбое QueryInterface исключения. В обеих средах виртуальная машина автоматически преобразует языковую концепцию живучести переменной в явные вызовы AddRef и Release , избавляя клиента и от этой подробности.

Одна методика, потенциально способная упростить использование в СОМ интерфейсных указателей из C++, состоит в том, чтобы скрыть их в классе интеллектуальных указателей. Это устраняет необходимость необработанных (raw ) вызовов методов IUnknown. В идеале интеллектуальный указатель СОМ будет:

Корректно обрабатывать каждый вызов Add/Release во время присваивания.

Автоматически уничтожать интерфейс в деструкторе, что снижает возможность утечки ресурса и повышает безопасность (надежность) исключений.

Использует систему типов C++ для упрощения вызовов QueryInterface.

Прозрачным образом (незаметно для пользователя или программы) замещает необработанные интерфейсные указатели в существующем коде без компрометации правильности программы.

Последний пункт представляет собой чрезвычайно серьезную проблему. Интернет забит интеллектуальными СОМ-указателями, которые проделывают прозрачную замену обычных указателей, но при этом вводят столько же скрытых ошибок, сколько претендуют устранить. Visual C++ 5.0, например, фактически действует с тремя такими указателями (один на MSC, другой на ATL, а третий для поддержки Direct-to-COM), которые очень просто использовать как правильно, так и неправильно. В сентябрьском 1995 года и в февральском 1996 года выпусках "C++ Report " опубликованы две статьи, где на примерах показаны различные подводные камни при использовании интеллектуальных указателей[1]. Исходный код, который приводится в данной книге, содержит интеллектуальный СОМ-указатель, созданный в процессе написания этих двух статей. В нем делается попытка учесть общие ошибки, случающиеся как в простых, так и в интеллектуальных указателях СОМ. Класс интеллектуальных указателей, SmartInterface , имеет два шаблонных (template) параметра: тип интерфейса в C++ и указатель на соответствующий IID . Все обращения к методам IUnknown скрыты путем перегрузки операторов:

#include «smartif.h»

void TryToSnoreAndIgnore(/* [in] */ IUnknown *pUnk)

{

// copy constructor calls QueryInterface

// конструктор копирования вызывает QueryInterface

SmartInterface<IPug, &IIDIPug> pPug = pUnk;

if (pPug)

// typecast operator returns null-ness

// оператор приведения типа возвращает нуль pPug->Snore();

// operator-> returns safe raw ptr

// оператор -> возвращает прямой указатель

// copy constructor calls QueryInterface

// конструктор копирования вызывает QueryInterface

SmartInterface<ICat, &IIDICat> pCat = pUnk;

if (pCat)

// typecast operator returns null-ness

// оператор приведения типа возвращает нуль pCat->IgnoreMaster();

// operator-> returns safe raw ptr

// оператор -> возвращает прямой указатель

// destructors release held pointers on leaving scope

// деструкторы освобождают удерживаемые указатели при

// выходе из области действия

}

Интеллектуальные указатели выглядят очень привлекательными на первый взгляд, но могут оказаться очень опасными, так как погружают программиста в дремотное состояние; будто бы ничего страшного, относящегося к СОМ, произойти не может. Интеллектуальные указатели действительно решают реальные проблемы, особенно связанные с исключениями; однако при неосторожном употреблении они могут внести столько же дефектов, сколько они предотвращают. Например, многие интеллектуальные указатели позволяют вызывать любой метод интерфейса через оператор интеллектуального указателя –>. К сожалению, это позволяет клиенту вызывать Release с помощью этого оператора-стрелки без сообщения базовому интеллектуальному указателю о том, что его автоматический вызов Release в его деструкторе теперь является излишним и недопустимым.

Оптимизация QueryInterface

Фактически реализация QueryInterface, показанная ранее в этой главе, очень проста и легко может поддерживаться любым программистом, имеющим хоть некоторое представление о СОМ и C++. Тем не менее, многие среды и каркасы приложений поддерживают реализацию, управляемую данными. Это помогает достичь большей расширяемости и эффективности благодаря уменьшению размера кода. Такие реализации предполагают, что каждый совместимый с СОМ класс предусматривает таблицу, которая отображает каждый поддерживаемый IID на какой-нибудь аспект объекта, используя фиксированные смещения или какие-то другие способы. В сущности, реализация QueryInterface , приведенная ранее в этой главе, строит таблицу, основанную на скомпилированном машинном коде для каждого из последовательных операторов if, а фиксированные смещения вычисляются с использованием оператора staticcast (staticcast просто добавляет смещение базового класса, чтобы найти совместимый с типом указатель vptr).

Чтобы реализовать управляемый таблицей QueryInterface, необходимо сначала определить, что эта таблица будет содержать. Как минимум, каждый элемент таблицы должен содержать указатель на IID и некое дополнительное состояние, которое позволит реализации найти указатель vptr объекта для запрошенного интерфейса. Хранение указателя функции в каждом элементе таблицы придаст этому способу максимальную гибкость, так как это даст возможность добавлять новые методики поиска интерфейсов к обычному вычислению смещения, которое используется для приведения к базовому классу. Исходный код в приложении к данной книге содержит заголовочный файл inttable.h , который определяет элементы таблицы интерфейсов следующим образом:

// inttable.h (book-specific header file)

// inttable.h (заголовочный файл, специфический для этой книги)

// typedef for extensibility function

// typedef для функции расширяемости

typedef HRESULT (*INTERFACEFINDER) (void *pThis, DWORD dwData, REFIID riid, void **ppv);

// pseudo-function to indicate entry is just offset

// псевдофункция для индикации того, что запись просто

// является смещением

#define ENTRYISOFFSET INTERFACEFINDER(-1)

// basic table layout // представление базовой таблицы

typedef struct INTERFACEENTRY

{

const IID * pIID;

// the IID to match

// соответствующий IID

INTERFACEFINDER pfnFinder;

// функция finder DWORD dwData;

// offset/aux data

// данные по offset/aux

} INTERFACEENTRY;

Заголовочный файл также содержит следующие макросы для создания интерфейсных таблиц внутри определения класса:

// Inttable.h (book-specific header file)

// Inttable.h (заголовочный файл, специфический для данной книги)