IUnknown—COM和MFC

http://www.vckbase.com/index.php/wv/60

问题：

我用MFC编写COM程序有一段时间了，知道如何使用宏和嵌套类，以及如何在嵌套类中处理IUnknown接口，但对IUnknown的使用还是不太老练。

假设CMyClass是一个COM服务器，从CCmdTarget派生。它实现了IMyInterface。CMyClass的定义如下：

class CMyClass: public CCmdTarget
{
    BEGIN_INTERFACE_PART(...)
    STDMETHOD....
    END_INTERFACE_PART
    DECLARE_INTERFACE_MAP
} ;

因为CCmdTarget没有QueryInterface方法，CMyClass也没有这个方法。我的问题是：这个COM服务器的客户端总是要调用QueryInterface，它不调用ExternalQueryInterface, 也不调用 InternalQueryInterface。因此如果QueryInterface不是一个CMyClass的有效方法。这种情况该怎么处理？

解答：

关于QueryInterface的这个问题，除你之外的许多人都对它感到困惑。但是不用怕，读完本文就可以见分晓。导致困惑的一个潜在的问题是CCmdTarget本身不从CObject派生，并且两者都有不同于QueryInterface的虚函数——例如，CObject中的第一个虚函数是GetRuntimeClass，CCmdTarget中的第一个虚函数是OnCmdMsg。所以从CCmdTarget派生出来的类怎么可能是COM类呢？而且还必须实现头三个虚函数是AddRef, Release, 和 QueryInterface的IUnknown接口：

实际上，解开这个谜团的方法很简单，但要求深入了解MFC类库。为此，我们必须进入MFC考察一番，主要目的是看看在调用CoCreateInstance创建类实例的时候会发生一些什么事情。

首先，CoCreateInstance所做的第一件事情（或多或少）是到注册表中检查哪个DLL实现你的类。为简单起见，假设使用的是进程内服务器。CoCreateInstance加载你的DLL并调用特殊函数DllGetClassObject.。

// DLL 函数创建COM对象类工厂
DllGetClassObject(REFCLSID rclsid, // 类 ID
                  REFIID riid,    // 接口 ID
                  LPVOID* ppv)    // 返回的接口指针

实际上，DllGetClassObject得不到你的类实例，它得到的是类工厂（IClassFactory）实例，通过这个类工厂来创建你得类实例。很怪是不是？MFC提供DllGetClassObject的实现，任务是搜索DLL中的所有类工厂，看看哪个类的ID寓所请求的类ID匹配。MFC是如何知道搜索哪个类工厂呢？当你在编写子记得类代码时，用宏DECLARE_OLECREATE 和 IMPLEMENT_OLECREATE声明并实现你自己这个类的类工厂。尤其是IMPLEMENT_OLECREATE声明一个COleObjectFactory的静态实例，这个对象将自己（通过调用类构造函数    COleObjectFactory::COleObjectFactory）添加到与模块或DLL关联的某个类工厂清单中。结果，给定某个类的ID，DllGetClassObject就知道如何发现与那个类关联的类工厂。

一旦CoCreateInstance有了某个类工厂，它便调用IClassFactory::CreateInstance。在此MFC的COleObjectFactory又提供缺省的实现。

//做了许多精简后
STDMETHODIMP COleObjectFactory::XClassFactory::CreateInstance(...)
{
    METHOD_PROLOGUE_EX(COleObjectFactory,
    ClassFactory)
    ……
    // 这里省略了许多代码

    CCmdTarget* pTarget = pThis->OnCreateObject();
    return pTarget->InternalQueryInterface(&riid, ppvObject);
}

这里省略了许多琐碎代码以便突出重点，这些代码包括：创建一个实例和调用InternalQueryInterface。OnCreateObject是个COleObjectFactory的虚拟函数，它通过MFC的运行时类创建你的类实例：

//同样也作了简化
CCmdTarget* COleObjectFactory::OnCreateObject()
{
    return (CCmdTarget*)m_pRuntimeClass->CreateObject();
}

一旦COleObjectFactory::XClassFactory::CreateInstance有了你的类实例，便调用InternalQueryInterface获取类的IUnknown接口指针。这里省略了许多细节，例如，在实际代码中MFC要调用IClassFactory2::CreateInstanceLic并检查所有出错条件以及聚合。InternalQueryInterface 和 ExternalQueryInterface之间的差别是外部版本委派外部IUnknown（如果有的话），而内部版本则不然。但即使聚合，最终都要归到InternalQueryInterface。

如果还不明白，不要紧。类工厂的CreateInstance函数创建了一个你的类实例，并调用CCmdTarget::InternalQueryInterface来获取类的IUnknown指针。InternalQueryInterface在哪里得到你的类IUnknown接口指针呢？难以捉摸的QueryInterface又在哪里？

经历了一些步骤和函数调用之后，CCmdTarget::InternalQueryInterface最终要调用一个函数：

LPUNKNOWN CCmdTarget::GetInterface(const void* iid)
{
    LPUNKNOWN ptr = NULL;
    if (iid == IID_IUnknown) {
        ptr = // 接口映射的第一个接口
    } else {
        ptr = // 在接口映射中查找iid
    }
    return ptr; // (如果没找到则为NULL)
}

换句话说，如果请求的接口是IUnknown，则GetInterface返回接口映射中的第一个接口指针，否则它查找与请求的接口ID匹配的那一个。这里的诀窍在于：你的类所提供的每一个接口都必须和基类接口一样实现IUnknown，并且还要以相同的方式实现，至于InternalQueryInterface返回哪一个接口指针并不重要。CCmdTarget类自身没有QueryInterface函数，只有嵌套类有，这个嵌套类实现每个接口，每个接口又都实现IUnknown。

图一是一个典型的COM类实现。.CPP文件说明了你必须为你的类所提供的每一个接口编写同样烦人IUnknown实现。每一个IUnknown方法为父类（从CcmdTarget派生）调用相应的ExternalXxx（或者InternalXxx——如果你不想要聚合）方法。这个实现对于你编写的每一个接口都一样。这是没有办法的，因为所有的接口都通过相同的单对象在内存中被实例化。AddRef 和Release必须增加和减少相同的物理指针——与AddRef 或Release实际属于哪个接口（嵌套类）无关。此乃高招所在。

这就是为什么在IUnknown的情况下只有InternalQueryInterface能返回你的接口映射中的第一个接 口指针。由于仅仅实现IUnknown的类没什么用，所以在你的映射中至少还要实现一个接口。如果你不明白，下面是具体步骤的解释：

1、客户端调用CoCreateInstance创建你的类实例。

2、CoCreateInstance查找并加载DLL，调用DllGetClassObject

3、DllGetClassObject搜索DLLs的类工厂清单找出与类工厂匹配的类ID，然后返回这个类工厂的指针。

4、CoCreateInstance调用IClassFactory::CreateInstance创建你的应用实例。

5、COleObjectFactory::XClassFactory::CreateInstance 调用 CRuntimeClass::CreateInstance在内存中创建你的MFC类实例。然后CreateInstance调用InternalQueryInterface获取你的类IUnknown接口指针。InternalQueryInterface依次调用CCmdTarget::GetInterface.。

6、如果所请求的接口是IUnknown以外的其它接口，则GetInterface在你的类接口映射中查找这个接口。否则，GetInterface返回你的类接口映射中的第一个接口指针。这个工作对于实现IUnknown的每一个嵌套类都是一样的。

7、所有的函数返回、返回、返回……..而调用者只管接收某个接口指针。 谁说COM难学？

在结束本文的讨论前，我想指出两个有用的技巧和建议。重载MFC缺省行为的方式有很多。第一，你可以在类工厂中，有时你可能想从COleObjectFactory类派生自己专用的类工厂。只要你愿意，可以这么做，诀窍是将类工厂挂钩在对象上。不要使用DECLARE_OLECREATE 和 IMPLEMENT_OLECREATE，因为这些宏已经将ColeObjectFactory写死在里面了。但你可以拷贝这些宏、改名以及江类工厂的名字改为自己的名字。尤其是你可能要重载COleObjectFactory::OnCreateObject方法。例如，如果你的COM对象是单实例的，就要重载OnCreateObject返回一个且是唯一的一个对象实例（不要使用静态对象，要不然可能遇到引用计数问题，因为静态实例引用计数是1并且最终得不到Release释放。应该取而代之用new在堆中分配单实例）。

最后，一个非常有用的重载是GetInterfaceHook。记得GetInterface吗？这个函数在你的接口映射中查找接口，或如果请求的是IUnknown，则就返回第一个接口。下面是一段参考代码：

LPUNKNOWN CCmdTarget::GetInterface(const void* iid)
{
    // 允许常规构子首先起来
    LPUNKNOWN lpUnk;
    if ((lpUnk = GetInterfaceHook(iid)) != NULL)
        return lpUnk;
    ……
  // 如前所述
}

在做其它事情之前，GetInterface调用虚函数CCmdTarget::GetInterfaceHook，缺省CCmdTarget实现返回NULL，但如果你想以某种特别方式实现QueryInterface接口的话，只要重载GetInterfaceHook并返回别的东西就行了。一旦GetInterfaceHook的返回值为非空接口指针，则它首先调用QueryInterface，MFC将用到它。在我的另一篇文章中，曾讨论过如何重载GetInterfaceHook来完成一个完全不同的COM实现，其中用了ATL风格的多继承代替了MFC的嵌套类。 谁说COM复杂难懂？