VC环境下利用ATL开发COM组件

本文介绍组件式软件技术的发展趋势及优势,并重点讲解如何使用Microsoft的ATL开发COM组件。包括组件的基本原理、ATL的工作机制及创建COM组件的具体步骤。

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1. 概述
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  组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一。组件技术的基本思想是:将大而复杂的应用软件分成一系列的可先行实现、易于开发、理解、复用和调整的软件单元,称为组件(Components)。采用组件技术有利于在整个计算机工业中形成软件开发的规模效益,具有缩短开发时间、降低集成费用和软件维护费用等优点。同其它任何一个具有可改变部分的系统一样,标准对于组件架构也是很重要的。目前主要的标准有Microsoft的COM/DCOM,Java的JavaBeans和EJB,OMG组织的CORBA。早在几年以前,微软就提出了COM的概念,经过多年软件开发的积淀,COM已经日益完善和成熟。目前Microsoft的几乎所有应用程序都使用了COM。Microsoft 的Visual C++自从4.2版开始推出完全面向COM组件开发的ATL2.0,在此开发平台上,程序员可以充分发挥自己的才智与专长编写出COM组件模块。
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  2. 组件的基本原理
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  组件是一种能够提供某种服务的自包含的软件模块,它封装了一定的数据(属性)和方法,隐藏了具体的实现细节,并提供特定的接口,开发人员利用这一特定的接口来使用组件,并使其与其它组件交互通讯,以此来构造应用程序。开发人员还可以对组件单独进行升级,改进原来的功能,却不影响整个应用系统的运行,只要保证组件对外界的接口保持不变。这使得应用程序可以随时向前发展进化。组件的概念是独立于编程语言的,也就是说,用不同语言编写的组件应能在一起协同工作,或者说用一种语言编写的组件能在用另一种语言编写的应用程序中很好地工作。组件和对象的区别在于:对象封装了一组相关的函数,而组件则封装了一组相关的对象,正是这一差异使得组件技术有可能比面向对象技术更广泛地被接受。
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  COM(Component Object Model--组件对象模型),是微软公司提出的一种软件结构,得到了Digital Equipment和许多其它公司的广泛支持。简单地说,COM不是编程语言、代码库或编译器,而是一个构造二进制兼容软件组件的规范,是一种能够使每个程序部件相互操作的标准。COM并不局限于某种编程语言,可使用于任何系统平台,具有很好的可扩展性。遵循COM规范编写的组件(简称为COM组件)将能够满足对组件架构的所有需求。
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  3. ATL的一般原理
  ATL(Active Template Library)是微软的活动模板库,是一个产生C++/COM代码的框架,专门用于开发COM组件。ATL提供了小巧、高效、灵活的类,这些类为创建可互操作的COM组件提供了基本的设施。在Visual C++中,我们既可以使用MFC也可以使用ATL。MFC完全面向Windows应用,它用C++的封装技术建立了一套适合于开发Windows应用的C++类库,并可在Windows应用的基础上提供相应的COM支持。而ATL则完全面向COM组件,其结构完全针对COM中的诸多规范。因此,拥有MFC和ATL的VC,是编写COM组件的最强工具。
4. 利用ATL创建组件的实例
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  4.1. 创建步骤
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  首先在VC集成环境里建立一个新的工程,即从New对话框中Projects选项卡上选择ATL COM AppWizard,然后,输入工程的名字和其位置,工程的名字将成为最终生成的DLL或EXE文件的名字。点击OK按钮,其它的接受默认设置即可。现在即可在此项目里创建COM对象。在VC5.0以后的版本,在“Insert”菜单中点击“New ATL Object”菜单项,就弹出ATL Object Wizard对话框,它分为左右两个框,在左边框里选择“Objects”,在右边框里选择“Simple Object”,然后点击“Next”按钮。于是ATL Object Wizard Properties对话框将出现,在“Names”选项卡的“Short Name”中输入组件对象的名字,其它的属性会自动被填入,你也可以编辑改变它们。在“Attributes”选项卡中,接受默认设置即可。如有必要,可将线程模式改为“Both”,如果需要报告详细错误信息,可将“Support I Support Error Info”选中。
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  4.2. 创建实例和代码
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  下面以一个具体的实例实现一个组件DataAccess,它是将指定文件中的内容读取出来并存储在一个数组中,其短名字为ReadFile。此组件有一个方法:LoadFile,为了判断文件读取是否成功,应使得此方法的最后一个参数为布尔型返回值,并声明类型为[out, retval]。如是VC4.2版,在DataAccess.idl文件IReadFile:Idispatch块中加入如下代码:
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   [helpstring("Read File Data")] HRESULT LoadFile([in]BSTR FileName, [out,retval]BOOL* result);  
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  如果是在VC5.0以后的版本中,在ClassView中右击IReadFile,在弹出的对话框中输入方法的名字LoadFile及其参数:
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[in]BSTR FileName, [out,retval]BOOL* result
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  当点击“OK”后,相关的代码将被增加到.IDL,.H和.CPP文件中。在ReadFile.cpp文件中增加LoadFile方法如下:
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STDMETHODIMP CReadFile:: LoadFile (BSTR FileName,BOOL* result)
{
 AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())
 CStdioFile f;
 CString FileData;
 Cstring Datas[255]; //用于存放从文件中读出的数据
 int i=0; //数组下标
 USES_CONVERSION;
 if(f.Open(W2A(FileName),CFile::modeRead))
 { //文件成功打开
  while(f.ReadString(FileData))
  { //处理读出的数据
   Datas[i]= FileData;
   i++;
  }
  f.Close();
  *result=true;
  return S_OK; //关闭文件,返回结果为真
 }
 else
 { //文件打开失败
  *result=false; //返回参数为false
  return E_FAIL;
 }
}
  4.3. 测试
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  为了测试所写的组件,可以编写一个测试程序。在New对话框中Projects选项卡上选择Win32 Console Application,输入工程名为test,选择“Add to current workspace”,并并将”Deendency of:”选项打勾。点击“OK”,其余的接受默认设置即可。现在即可在此工程里测试刚才所编写的组件。在test.cpp中,增加
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#include <atlbase.h>
#include "..DataAccess_i.c"
#include "..DataAccess.h"
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  在main主函数中包含如下语句:
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IReadFile * pIRF=NULL;
BOOL result=false;
//初始化com库
HRESULT hr=::CoInitialize(NULL);
if(FAILED(hr))
{ //初始化失败
 return -1;
}
hr=::CoCreateInstance(CLSID_ReadFile,NULL,CLSCTX_INPROC_SERVER,IID_IReadFile, (void**)&pIRF);
if(FAILED(hr))
{ //创建组件实例失败
 return -1;
}
USES_CONVERSION;
CString FILENAME=".Palette.txt";
hr=pIRF->LoadFile(A2W(FILENAME),&result);
if(FAILED(hr))
{
 return -1;
}
  为了验证组件是否完成所要求的功能,可在组件及测试程序中加入适当的输出语句。
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  以上程序在VC6.0中编译并测试通过,所编写的组件能够很好地完成要求。
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  5. 结束语
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  组件技术得到越来越广泛的应用,而VC提供的活动模板库为我们创建功能强大的COM组件提供了很好的框架。我们相信,本文总结的COM组件编写方法能对其他人员编写类似的组件程序有所帮助。
 
 
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注意
const IID IID_IFirst_ATL =
    {0xC8F6E230,0x2672,0x11D3,
    {0xA8,0xA8,0x00,0x10,0x5A,0xA9,0x43,0xDF}};

const CLSID CLSID_First_ATL =
    {0x970599E0,0x2673,0x11D3,
    {0xA8,0xA8,0x00,0x10,0x5A,0xA9,0x43,0xDF}};
组件基础 1 软件开发的阶段 1.1 结构化编程 采用自顶向下的编程方式,划分模块 和功能的一种编程方式。 1.2 面向对象编程 采用对象的方式,将程序抽象成类, 模拟现实世界,采用继承、多态的方式 设计软件的一种编程方式。 1.3 面向组件编程 将功能和数据封装成二进制代码,采用 搭积木的方式实现软件的一种编程方式。 2 组件和优点 2.1 组件 - 实际是一些可以执行的二进 制程序,它可以给其他的应用程序、操 作系统或其他组件提供功能 2.2 优点 2.2.1 可以方便的提供软件定制机制 2.2.2 可以很灵活的提供功能 2.2.3 可以很方便的实现程序的分布式 开发。 3 组件的标准 - COMComponent Object Model ) 3.1 COM是一种编程规范,不论任何开发语言 要实现组件都必须按照这种规范来实现。 组件开发语言无关。 这些编程规范定义了组件的操作、接口的 访问等等。 3.2 COM接口 COM接口是组件的核心,从一定程度上 讲"COM接口是组件的一切". COM接口给用户提供了访问组件的方式. 通过COM接口提供的函数,可以使用组件 的功能. 4 COM组件 4.1 COM组件-就是在Windows平台下, 封装在动态库(DLL)或者可执行文件(EXE) 中的一段代码,这些代码是按照COM的 规范实现. 4.2 COM组件的特点 4.2.1 动态链接 4.2.2 与编程语言无关 4.2.3 以二进制方式发布 二 COM接口 1 接口的理解 DLL的接口 - DLL导出的函数 类的接口 - 类的成员函数 COM接口 - 是一个包含了一组函数指针 的数据结构,这些函数是由组件实现的 2 C++的接口实现 2.1 C++实现接口的方式,使用抽象类 定义接口. 2.2 基于抽象类,派生出子类并实现 功能. 2.3 使用 interface 定义接口 interface ClassA { }; 目前VC中,interface其实就是struct 3 接口的动态导出 3.1 DLL的实现 3.1.1 接口的的定义 3.1.2 接口的实现 3.1.3 创建接口的函数 3.2 DLL的使用 3.2.1 加载DLL和获取创建接口的函数 3.2.2 创建接口 3.2.3 使用接口的函数 4 接口的生命期 4.1 问题 在DLL中使用new创建接口后,在用户 程序使用完该接口后,如果使用delete 直接删除,会出现内存异常. 每个模块有自己的内存堆(crtheap) EXE - crtheap DLL - crtheap new/delete/malloc/free默认情况 下都是从自己所在模块内存堆(crtheap) 中分配和施放内存.而各个模块的 这个内存堆是各自独立.所以在DLL中 使用new分配内存,不能在EXE中delete. 4.2 引用计数和AddRef/Release函数 引用计数 - 就是一个整数,作用是 表示接口的使用次数 AddRef - 增加引用计数 +1 Release - 减少引用计数 -1, 如果 当引用计数为0,接口被删除 4.3 使用 4.3.1 创建接口 4.3.2 调用AddRef,增加引用计数 4.3.3 使用接口 4.3.4 调用Release,减少引用计数 4.4 注意 4.4.1 在调用Release之后,接口指针 不能再使用 4.4.2 多线程情况下,接口引用计数 要使用原子锁的方式进行加减 5 接口的查询 5.1 每个接口都具有唯一标识 GUID 5.2 实现接口查询函数 QueryInterface 6 IUnknown 接口 6.1 IUnknown是微软定义的标准接口 我们实现所有接口就是继承这个接口 6.2 IUnknown定义了三个函数 QueryInterface 接口查询函数 AddRef 增加引用计数 Release 减少引用计数 7 接口定义语言 - IDL(Interface Definition Language ) 7.1 IDL和MIDL IDL - 定义接口的一种语言,与开发 语言无关. MIDL.EXE - 可以将IDL语言定义接口, 编译成C++语言的接口定义 7.2 IDL的基础 import "XXXX.idl" [ attribute ] interface A : interface_base { } 7.2.1 Import 导入,相当于C++的 #include 7.2.2 使用"[]"定义区域,属性描述 关键字 1) object - 后续是对象 2) uuid - 定义对象GUID 3) helpstring - 帮助信息 4) version - 版本 5) point_default - 后续对象 中指针的默认使用方式 比如: uniqune - 表示指针可以 为空,但是不能修改 7.2.3 对象定义 1) 父接口是IUnknown接口 2) 在对象内添加函数,函数定义必须 是返回 HRESULT. HRESULT是32位整数,返回函数是否 执行成功,需要使用 SUCCESSED和 FAILED宏来判断返回值.
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