C++類的動態(tài)組件化技術(shù)

1、C+類的動態(tài)組件化技術(shù)         09-12-29 13:44:00     作者：未知    編輯：studa090420論文關(guān)鍵詞：COM組件接口生命周期C+類ATL組件類C+基類ATL模板基類繼承 論文摘要：在組件化編程的時(shí)代，如何復(fù)用歷史累積的大量沒有組件特性的C+類？本文從工程的角度對這一問題進(jìn)行探討，利用現(xiàn)有組件技術(shù)，提出了一套將C+類平滑過渡到COM組件的完整解決方案。 1. 問題的提出自從Microsoft公布了C

2、OM（Component Object Model，組件對象模型，簡稱COM）技術(shù)以后，Windows平臺上的開發(fā)模式發(fā)生了巨大的變化，以COM為基礎(chǔ)的一系列組件技術(shù)將Windows編程帶入了組件化時(shí)代，傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法已經(jīng)逐漸被面向組件的方法所取代。COM標(biāo)準(zhǔn)建立在二進(jìn)制可執(zhí)行代碼級的基礎(chǔ)上，不論何種工具、語言開發(fā)的組件，只要符合COM規(guī)范，就可復(fù)用于VC、VB、Delphi、BC等各種開發(fā)環(huán)境中。COM的語言無關(guān)性將軟件復(fù)用的層次從源代碼級推進(jìn)到了二進(jìn)制級，復(fù)用更方便，也更安全。然而，COM技術(shù)帶來全新的軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)模式的同時(shí)，也帶來了新的問題。許多軟件公司在開發(fā)自己的軟件產(chǎn)

3、品過程中，都累積了大量C+類，這些代碼設(shè)計(jì)精良，功能完備，以面向?qū)ο蟮臉?biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)無可挑剔。然而，這些代碼不支持COM，將無法在COM時(shí)代繼續(xù)被復(fù)用。如果它們在軟件組件化的趨勢中被淘汰，那對軟件公司和開發(fā)人員來說都是極大的損失。COM專家Don Box曾說過，“COM is a super C+”。這給了我們一個(gè)啟示，是否可以實(shí)現(xiàn)一種技術(shù)，能夠動態(tài)的為普通C+類加上一層COM的封裝呢？這樣，既可以保持這些代碼自身的完整和特性，使它們能繼續(xù)應(yīng)用于原來的系統(tǒng)，也可以在需要作為組件使用的時(shí)候，把它們動態(tài)轉(zhuǎn)變成組件，復(fù)用于新系統(tǒng)。一個(gè)自然而然的想法是，為每一個(gè)C+類開發(fā)一個(gè)只暴露一個(gè)接口的COM組件，將

4、原C+類的每個(gè)public方法都對應(yīng)于該接口的一個(gè)方法，接口方法的實(shí)現(xiàn)可以簡單的調(diào)用相對應(yīng)的C+類方法即可。這樣，程序邏輯由原有的C+類控制，但COM層的封裝則由組件提供?；舅悸啡缦聢D所示： 本文就這一技術(shù)展開討論，最終提供一套由普通C+類平滑過渡到COM組件的完整解決方案。我們選用ATL（Active Template Library，活動模板庫，簡稱ATL）作為COM組件的開發(fā)工具，開發(fā)環(huán)境為Visual Studio 6.0。如沒有特殊說明，下文中的“C+類”指沒有組件特性C+類，“C+對象”指C+類的實(shí)例；“ATL組件類”指用于包裝的ATL類，“ATL對象”指ATL組件類的實(shí)例。2.

5、 用ATL包裝C+類 按上述思路將C+對象動態(tài)組件化后，所得的組件實(shí)際上由兩部分組成：ATL組件對象和綁定的C+對象。兩者的生命周期互相牽制，但要保持一致。生命周期的管理是C+類動態(tài)組件化的首要難點(diǎn)。C+類分為兩種，一種是簡單的C+類，一種是集合型的C+類。集合型的C+對象管理一組C+對象，負(fù)責(zé)其創(chuàng)建和刪除，維護(hù)它們的生命周期。下面，分別就簡單C+類和集合型C+類的組件化技術(shù)進(jìn)行說明，展示解決方案的核心技術(shù)。2.1. 簡單C+類的組件化 為使ATL組件類可以自由調(diào)用C+類的方法，需要：l 為ATL組件類安插一個(gè)指針成員變量，指向C+類l 提供ATL對象和C+對象的綁定機(jī)制我們可以在ATL組件類

6、初始化時(shí)創(chuàng)建一個(gè)C+類，用成員變量m_pCPPObj記錄，在析構(gòu)時(shí)刪除，從而實(shí)現(xiàn)ATL組件類和C+類的天然綁定。但出于靈活性考慮，使得ATL組件對象可以綁定任意C+類的對象，我們?yōu)锳TL組件類添加一個(gè)綁定函數(shù)Link2CPPObj（CImplement* pObj）。在ATL組件類的構(gòu)造函數(shù)內(nèi)，創(chuàng)建一個(gè)C+對象，用m_pCPPObj記錄。如果調(diào)用了Link2CPPObj，則將m_pCPPObj指向的對象刪除，改用傳入的C+對象。在ATL組件類的的析構(gòu)函數(shù)內(nèi)，刪除其綁定的C+對象。由構(gòu)造函數(shù)和Link2CPPObj函數(shù)的定義可知，m_pCPPObj指針總是有意義的。簡單C+類組件化的思想如下圖所

7、示： 2.2. 集合型C+類的組件化 集合型C+類的情況有所不同。集合型C+類以數(shù)組（array）、列表（list）、映射表（map）的形式管理其它C+對象。集合對象和它管理的元素對象都被包裝成組件后，集合型ATL對象可能調(diào)用一個(gè)“Destroy”方法，期望刪除某一個(gè)元素ATL對象；這一操作的實(shí)質(zhì)卻是，集合型C+對象的“Destroy”方法被調(diào)用，將元素C+對象刪除了，而元素ATL對象卻不知道。這一操作的結(jié)果導(dǎo)致了元素的ATL對象存在，而其綁定的C+對象卻被刪除的情況，兩者的生命周期出現(xiàn)了不一致。為了解決這個(gè)問題，我們需要在C+對象被刪除時(shí)，能將ATL對象同時(shí)刪除；而在ATL對象的引用計(jì)數(shù)為0

8、需要?jiǎng)h除自身時(shí)，也能把C+對象刪除?？尚械慕鉀Q方案是：l 在C+類中保存一個(gè)接口指針，指向綁定在一起的ATL對象；為該接口指針賦值的最佳地點(diǎn)顯然是提供綁定機(jī)制的Link2CPPObj函數(shù)內(nèi)部，為此，還需要給Link2CPPObj添加一個(gè)IUnknown*參數(shù)l 在C+類的析構(gòu)函數(shù)中，判斷該接口指針是否為空，如果不為空，則Release對接口的引用，引發(fā)ATL對象自身的析構(gòu)現(xiàn)在，技術(shù)方案如下圖所示： 2.3. 內(nèi)部創(chuàng)建的組件和外部創(chuàng)建的組件 集合型C+類組件化后仍然是集合型ATL組件，它可以創(chuàng)建、刪除自己管理的組件。這樣，組件的創(chuàng)建就可能有兩種情況：l 由客戶直接創(chuàng)建l 由客戶調(diào)用集合型組件的接

9、口方法間接創(chuàng)建創(chuàng)建方式的不同導(dǎo)致了組件生命周期管理的復(fù)雜性。一般說來，組件的創(chuàng)建者負(fù)責(zé)維護(hù)組件的生命周期。上述兩種情況下，分別由客戶和集合型組件維護(hù)被創(chuàng)建組件的生命周期。然而，另有一種情況是，客戶創(chuàng)建了一個(gè)組件，然后送交一個(gè)集合型組件管理，現(xiàn)在維護(hù)組件生命周期的責(zé)任就由客戶轉(zhuǎn)交給了集合型組件。我們的解決方案必須提供這樣的健壯性和靈活性，以維護(hù)各種情況下組件的生命周期。我們?yōu)锳TL組件類添加一個(gè)BOO成員m_bInnerManage，作為組件的維護(hù)標(biāo)識。內(nèi)部維護(hù)意味著組件的生命周期由其它組件（集合型組件）維護(hù)；外部維護(hù)則是由客戶維護(hù)。 缺省情況下，組件是外部創(chuàng)建并維護(hù)的，在組件的構(gòu)造函數(shù)內(nèi)設(shè)置外

10、部維護(hù)標(biāo)識。集合型組件創(chuàng)建元素時(shí)，需要為元素分別創(chuàng)建一個(gè)C+對象和一個(gè)ATL對象，然后調(diào)用ATL對象的Link2CPPObj函數(shù)將兩者綁定在一起，在Link2CPPObj函數(shù)內(nèi)修改維護(hù)標(biāo)識。對于第三種情況，可以在外部創(chuàng)建組件由客戶轉(zhuǎn)交給集合型組件時(shí)，在集合型組件相應(yīng)方法內(nèi)重新設(shè)置維護(hù)標(biāo)識。2.4. C+基類 為了對現(xiàn)有C+類的改動最小，我們設(shè)計(jì)一個(gè)基類封裝需要為C+類添加的功能。所有需要?jiǎng)討B(tài)組件化的C+類都必須從這個(gè)基類派生，以保證動態(tài)組件化中C+對象與ATL對象生命周期的一致。如下圖示：實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：class CCPP2ATLObjBase    

11、;   CCPP2ATLObjBase ();public:       / IUnknown指針，反指向封裝該CPP類的接口       IUnknown*    m_pAssociATLUnk;protected:       virtual CCPP2ATLObjBase ();CCPP2ATLObjBase:CCPP2ATLObjBase() 

12、60;     / 將IUnknown指針初始化為0       m_pAssociATLUnk = NULL;CCPP2ATLObjBase:CCPP2ATLObjBase()       / CPP類的對象析構(gòu)時(shí)，Release對接口的引用       if (m_pAssociATLUnk)       

13、;       m_pAssociATLUnk->Release();然后，修改現(xiàn)有各個(gè)C+類，使之從CCPP2ATLObjBase派生，如下面代碼片斷所示：class CImplement : public CCPP2ATLObjBase        ;必須指出的是，在CCPP2ATLObjBase基類中，我們設(shè)置的m_pAssociATLUnk變量存在和現(xiàn)有C+類成員命名沖突的問題。但是，考慮到原C+類并沒有組件特性，也應(yīng)該不會有“IUnknown”型指針，因此，

14、只要各個(gè)類的變量命名都按照規(guī)范的命名法，出現(xiàn)這種名字沖突的可能性是極小的。2.5. ATL模板基類 通過以上分析，我們發(fā)現(xiàn)，所有的ATL組件類都需要實(shí)現(xiàn)一些相同的功能：l 保留一個(gè)指向其綁定C+對象的指針l 提供一個(gè)Link2CPPObj函數(shù)l 在構(gòu)造函數(shù)中創(chuàng)建一個(gè)綁定C+類的對象為了減化編碼，我們定義一個(gè)帶參數(shù)的模板基類，實(shí)現(xiàn)上述公共功能，模板參數(shù)就是綁定的C+類。然后，所有的ATL組件類都從模板基類中派生?，F(xiàn)在的技術(shù)方案如下圖所示：實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：template <class T>class CCPP2ATLTemplateBase : protected: &#

15、160;     / C+類指針       T*          m_pCPPObj;       / 標(biāo)識繼承該模板的ATL對象是否由內(nèi)部維護(hù)       BOOL     m_bInnerManage;public:  &

16、#160;    /*         模板的構(gòu)造函數(shù)，實(shí)現(xiàn)如下功能：         1、new一個(gè)C+實(shí)現(xiàn)類對象         2、缺省情況下，ATL對象由外部維護(hù)，將內(nèi)部維護(hù)標(biāo)識設(shè)為FALSE         3、將C+類中對ATL接口的反指

17、指針設(shè)置為空       */       CAtlCPP2ATLTemplateBase()                     m_pCPPObj = new T;          

18、;    m_bInnerManage = FALSE;              m_pCPPObj->m_pAssociATLUnk = NULL;              /*         析構(gòu)ATL對象時(shí)，如果該ATL對

19、象是由外部創(chuàng)建的，         則顯式的刪除C+對象         如果ATL對象由內(nèi)部維護(hù)，那么什么事都不用做       */       virtual CAtlCPP2ATLTemplateBase()         

20、60;           if (!m_bInnerManage)                      if (m_pCPPObj)             &#

21、160;              delete m_pCPPObj;                            /*       

22、60; Link2CPPObj函數(shù)，負(fù)責(zé)綁定C+對象和ATL接口         1、刪除構(gòu)造函數(shù)中new的C+對象，而使用外部傳入的C+對象         2、將ATL對象的內(nèi)部維護(hù)標(biāo)識設(shè)為TRUE         3、設(shè)置C+基類中的接口指針成員         4、因?yàn)锳

23、TL接口傳送給外部使用，需要增加引用計(jì)數(shù)       */       virtual void Link2CPPObj(T* pObj, IUnknown* pUnk)                     ASSERT(pObj != NULL);   

24、           ASSERT(pUnk != NULL);              if (m_pCPPObj)                     dele

25、te m_pCPPObj;              m_pCPPObj = pObj;              m_bInnerManage = TRUE;              m_pCPPObj-&

26、gt;m_pAssociATLUnk = pUnk;              m_pCPPObj->m_pAssociATLUnk->AddRef();       ;然后，每個(gè)ATL類都從該模板類派生，如下代碼片斷所示：class ATL_NO_VTABLE CATLXX :        ,   &#

27、160;   / 添加ATL模板基類       public CCPP2ATLTemplateBase<CImplementXX>       3.   C+參數(shù)類型的自動化包裝 在本文的技術(shù)方案中，C+類的public方法與ATL組件接口中的方法一一對應(yīng)；相應(yīng)的，C+類中方法的參數(shù)類型也要轉(zhuǎn)換為COM規(guī)范所允許的數(shù)據(jù)類型。在基于COM的自動化（Automation）技術(shù)中，Microsoft提供了一套自動化兼容的數(shù)據(jù)類型

28、VARIANT，定義如下：typedef struct FARSTRUCT tagVARIANT VARIANT;typedef struct FARSTRUCT tagVARIANT VARIANTARG;typedef struct tagVARIANT        VARTYPE                     

29、   vt;       unsigned short                  wReserved1;       unsigned short           &#

30、160;      wReserved2;       unsigned short                  wReserved3;       union        

31、0;      Byte                         bVal;                   

32、;            / VT_UI1.              Short                       

33、iVal;                                / VT_I2.              long   

34、;                       lVal;                           

35、;     / VT_I4.              float                         fltVal;     

36、                         / VT_R4.              double          &#

37、160;           dblVal;                            / VT_R8.         

38、60;    VARIANT_BOOL      boolVal;                           / VT_BOOL.          

39、    SCODE                    scode;                          

40、;  / VT_ERROR.              CY                           cyVal;      &

41、#160;                      / VT_CY.              DATE             

42、;          date;                               / VT_DATE.        

43、      BSTR                       bstrVal;                    

44、0;      / VT_BSTR.              DECIMAL                FAR* pdecVal;           &

45、#160;     / VT_BYREF|VT_DECIMAL.              IUnknown                 FAR* punkVal;        

46、60;        / VT_UNKNOWN.              IDispatch                  FAR* pdispVal;      

47、          / VT_DISPATCH.              SAFEARRAY            FAR* parray;          

48、0;        / VT_ARRAY|*.              Byte                         FAR* pbVal;

49、60;                   / VT_BYREF|VT_UI1.              short              &#

50、160;         FAR* piVal;                     / VT_BYREF|VT_I2.              long  

51、60;                       FAR* plVal;                     / VT_BYREF|VT_I4.  

52、60;           float                         FAR* pfltVal;            &

53、#160;      / VT_BYREF|VT_R4.              double                      FAR* pdblVal;   

54、0;              / VT_BYREF|VT_R8.              VARIANT_BOOL      FAR* pboolVal;           

55、     / VT_BYREF|VT_BOOL.              SCODE                    FAR* pscode;       

56、60;          / VT_BYREF|VT_ERROR.              CY                       

57、60;   FAR* pcyVal;                  / VT_BYREF|VT_CY.              DATE           

58、60;           FAR* pdate;                    / VT_BYREF|VT_DATE.              BSTR &#

59、160;                     FAR* pbstrVal;                / VT_BYREF|VT_BSTR.        

60、60;     IUnknown                 FAR* FAR* ppunkVal;      / VT_BYREF|VT_UNKNOWN.              IDispatch &

61、#160;                FAR* FAR* ppdispVal;     / VT_BYREF|VT_DISPATCH.              SAFEARRAY        

62、    FAR* FAR* pparray         / VT_ARRAY|*.              VARIANT                 FAR* pvarVal; 

63、                / VT_BYREF|VT_VARIANT.              void                 &#

64、160;        FAR* byref;                    / Generic ByRef.              char    

65、0;                    cVal;                             

66、0; / VT_I1.              unsigned short           uiVal;                     

67、60;        / VT_UI2.              unsigned long            ulVal;             &#

68、160;                / VT_UI4.              int                   

69、         intVal;                             / VT_INT.           

70、   unsigned int               uintVal;                           / VT_UINT.  

71、60;           char FAR *               pcVal;                      

72、60;      / VT_BYREF|VT_I1.              unsigned short FAR * puiVal;