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深入分析D語言接口與COM接口的關系
2010-01-13 21:04:58  作者:佚名  來源:


深入分析D語言接口與COM接口的關系
   
    前兩天為了解決dxpcom項目中遇到的xpcom接口兼容性問題,看了一下DMD編譯器的源碼,對D的接口有了一些了解,現在總結出來,備忘。

    D中有了專門用于標識接口的關鍵字interface,而不用象C++中使用抽象類來代替。
    D代碼:
Java代碼
interface ITest  
{  
int test();  

interface ITest
{
int test();
}
    C++代碼:
Java代碼
class ITest  
{  
int test()=0;  

class ITest
{
int test()=0;
}

    而D中的接口與C++中的接口不同之處是,D中的接口仍然含有ClassInfo,存放在虛表的0項上。

    從DMD的源碼中可以得知,D中的類,接口都在虛表的0項上保存了ClassInfo指針。
    這樣,D中的接口是無法與C++接口兼容的,則D就無法調用Windows的COM對象,至少是無法“優雅”的調用(仍然可以使用struct進行二進制兼容代替)。

    為了解決這個問題,DMD就需要能夠表示出與C++兼容的COM接口,即需要一個虛表是"干凈"的接口。又由于,從一個COM接口繼承的接口仍然是一個COM接口,而COM模型的實現上又恰好定義了一個“IUnknown”根接口(COM體系中的所有的接口都是繼承了IUnknown)。

    所以,出于簡單實現的原則,DMD區分一個接口是D接口還是COM接口,關鍵就是判斷這個接口是不是叫做IUnknown,以及這個接口是否繼承自IUnknown,雖然接口都是通過Interface關鍵字聲明。更有趣的是,DMD僅僅判斷接口的名字是否為"IUnknown"而根本不管接口中的方法如何定義。

    以上所述內容在進行Windows COM編程時,幾乎不會被察覺,因為Windows的所有接口都是繼承自IUnknown,只要正常使用就可以了。

    而在進行Mozilla xpcom編程的時候,xpcom的根接口叫做ISupports,DMD根本就不會認為這是需要編譯為C++兼容的COM接口,而仍然會將虛表的0項進行保留,結果給使用者造成了虛表指針偏移了的印象。

    基于D的這個識別COM接口的方式,在dxpcom項目中,qiezi使用了別名的方式進行了變換,既將dxpcom項目中的所有的接口名稱進行了優雅的統一,又能夠使DMD生成正確的COM接口:
Java代碼
extern(Windows)  
interface IUnknown {  
  static const char[] IID_STR = NS_ISUPPORTS_IID_STR;  
  static const nsIID IID = NS_ISUPPORTS_IID;  
 
  /* void QueryInterface (in nsIIDRef uuid, [iid_is (uuid), retval] out nsQIResult result); */ 
  nsresult QueryInterface(nsIID * uuid, void * *result);  
 
  /* [noscript, notxpcom] nsrefcnt AddRef (); */ 
  nsrefcnt AddRef();  
 
  /* [noscript, notxpcom] nsrefcnt Release (); */ 
  nsrefcnt Release();  
 
}  
 
alias IUnknown nsISupports; 

extern(Windows)
interface IUnknown {
  static const char[] IID_STR = NS_ISUPPORTS_IID_STR;
  static const nsIID IID = NS_ISUPPORTS_IID;

  /* void QueryInterface (in nsIIDRef uuid, [iid_is (uuid), retval] out nsQIResult result); */
  nsresult QueryInterface(nsIID * uuid, void * *result);

  /* [noscript, notxpcom] nsrefcnt AddRef (); */
  nsrefcnt AddRef();

  /* [noscript, notxpcom] nsrefcnt Release (); */
  nsrefcnt Release();

}

alias IUnknown nsISupports;

   這個現象同時也很好的說明了,D中的別名(alias)在符號的處理方面僅僅是一個符號的替換,同C/C++中的#define的作用相同。

    下面的兩段代碼就能很好的詮釋本文的內容(感謝qiezi提供)

    代碼一,無法通過運行期斷言,因為接口IInterface仍然為標準D接口,虛表的0項為ClassInfo指針無法被顯示的調用,在執行的結果中就表現為虛表進行了偏移。
Java代碼
extern(Windows):     
int test1(IInterface p)     
{     
    return 1;     
}     
    
int test2(IInterface p)     
{     
    return 2;     
}     
    
int test3(IInterface p)     
{     
    return 3;     
}     
    
struct InterfaceVtbl     
{     
extern(Windows):     
    int function(IInterface) test1;     
    int function(IInterface) test2;     
    int function(IInterface) test3;     
}     
    
struct Interface     
{     
    InterfaceVtbl* vtbl;     
    
    InterfaceVtbl vtbl_;     
    
    static Interface opCall()     
    {     
        Interface res;     
        res.vtbl_.test1 = &test1;     
        res.vtbl_.test2 = &test2;     
        res.vtbl_.test3 = &test3;     
        res.vtbl = &res.vtbl_;     
        return res;     
    }     
}     
    
interface IInterface     
{     
    int test1();     
    int test2();     
    int test3();     
}     
    
extern (D):     
    
void main()     
{     
    Interface i = Interface();     
    assert(i.vtbl.test1(cast(IInterface)&i) == 1);     
    assert(i.vtbl.test2(cast(IInterface)&i) == 2);     
    assert(i.vtbl.test3(cast(IInterface)&i) == 3);     
    
    IInterface ii = cast(IInterface)&i;     
    assert(ii.test1() == 1);     
    assert(ii.test2() == 2);     
    assert(ii.test3() == 3);     

extern(Windows):  
int test1(IInterface p)  
{  
    return 1;  
}  
 
int test2(IInterface p)  
{  
    return 2;  
}  
 
int test3(IInterface p)  
{  
    return 3;  
}  
 
struct InterfaceVtbl  
{  
extern(Windows):  
    int function(IInterface) test1;  
    int function(IInterface) test2;  
    int function(IInterface) test3;  
}  
 
struct Interface  
{  
    InterfaceVtbl* vtbl;  
 
    InterfaceVtbl vtbl_;  
 
    static Interface opCall()  
    {  
        Interface res;  
        res.vtbl_.test1 = &test1;  
        res.vtbl_.test2 = &test2;  
        res.vtbl_.test3 = &test3;  
        res.vtbl = &res.vtbl_;  
        return res;  
    }  
}  
 
interface IInterface  
{  
    int test1();  
    int test2();  
    int test3();  
}  
 
extern (D):  
 
void main()  
{  
    Interface i = Interface();  
    assert(i.vtbl.test1(cast(IInterface)&i) == 1);  
    assert(i.vtbl.test2(cast(IInterface)&i) == 2);  
    assert(i.vtbl.test3(cast(IInterface)&i) == 3);  
 
    IInterface ii = cast(IInterface)&i;  
    assert(ii.test1() == 1);  
    assert(ii.test2() == 2);  
    assert(ii.test3() == 3);  
}

    代碼二,與代碼一的結構完全一致,卻能夠通過運行時斷言的檢查。唯一的不同僅僅是IInterface的名字換成了IUnknown!!
Java代碼
extern(Windows):     
int test1(IUnknown p)     
{     
    return 1;     
}     
    
int test2(IUnknown p)     
{     
    return 2;     
}     
    
int test3(IUnknown p)     
{     
    return 3;     
}     
    
struct InterfaceVtbl     
{     
extern(Windows):     
    int function(IUnknown) test1;     
    int function(IUnknown) test2;     
    int function(IUnknown) test3;     
}     
    
struct Interface     
{     
    InterfaceVtbl* vtbl;     
    
    InterfaceVtbl vtbl_;     
    
    static Interface opCall()     
    {     
        Interface res;     
        res.vtbl_.test1 = &test1;     
        res.vtbl_.test2 = &test2;     
        res.vtbl_.test3 = &test3;     
        res.vtbl = &res.vtbl_;     
        return res;     
    }     
}     
    
interface IUnknown     
{     
    int test1();     
    int test2();     
    int test3();     
}     
    
extern (D):     
    
void main()     
{     
    Interface i = Interface();     
    assert(i.vtbl.test1(cast(IUnknown)&i) == 1);     
    assert(i.vtbl.test2(cast(IUnknown)&i) == 2);     
    assert(i.vtbl.test3(cast(IUnknown)&i) == 3);     
    
    IUnknown ii = cast(IUnknown)&i;     
    assert(ii.test1() == 1);     
    assert(ii.test2() == 2);     
    assert(ii.test3() == 3);     

extern(Windows):  
int test1(IUnknown p)  
{  
    return 1;  
}  
 
int test2(IUnknown p)  
{  
    return 2;  
}  
 
int test3(IUnknown p)  
{  
    return 3;  
}  
 
struct InterfaceVtbl  
{  
extern(Windows):  
    int function(IUnknown) test1;  
    int function(IUnknown) test2;  
    int function(IUnknown) test3;  
}  
 
struct Interface  
{  
    InterfaceVtbl* vtbl;  
 
    InterfaceVtbl vtbl_;  
 
    static Interface opCall()  
    {  
        Interface res;  
        res.vtbl_.test1 = &test1;  
        res.vtbl_.test2 = &test2;  
        res.vtbl_.test3 = &test3;  
        res.vtbl = &res.vtbl_;  
        return res;  
    }  
}  
 
interface IUnknown  
{  
    int test1();  
    int test2();  
    int test3();  
}  
 
extern (D):  
 
void main()  
{  
    Interface i = Interface();  
    assert(i.vtbl.test1(cast(IUnknown)&i) == 1);  
    assert(i.vtbl.test2(cast(IUnknown)&i) == 2);  
    assert(i.vtbl.test3(cast(IUnknown)&i) == 3);  
 
    IUnknown ii = cast(IUnknown)&i;  
    assert(ii.test1() == 1);  
    assert(ii.test2() == 2);  
    assert(ii.test3() == 3);  
}

    另外需要說明的是extern(D),extern(Windows),extern(Pascal)等特征,只是用來描述函數的調用約定,與接口的類型無關。
    一句話:D中的類與標準D接口都有ClassInfo在虛表的0項上,而COM接口的虛表是干凈的;而將一個接口聲明為COM接口的方式為:將這個接口命名為IUnknown或繼承自IUnknown。

 
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