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使用 C++ 实现 COM 组件的示例

COM（Component Object Model）是微软提出的用于构建组件化应用程序的标准。COM 允许不同编程语言编写的组件进行互操作。本文将展示如何用 C++ 创建和使用 COM 组件，涵盖接口定义、组件实现、引用计数、对象创建等基本概念。

1. 定义接口

在 COM 编程中，接口是定义组件之间交互的核心部分。所有的 COM 接口都必须继承自 IUnknown 接口，它提供了基本的引用计数和接口查询功能。

下面我们定义一个简单的接口 IHello，它包含一个方法 Hello 用于打印消息。

// IHello.h
#ifndef IHELLO_H
#define IHELLO_H

#include <objbase.h>

// 定义 IHello 接口
class IHello : public IUnknown {
public:
    virtual void Hello() = 0;
};

// 定义 IHello 的 GUID
// {D77A85A0-68F7-4F0C-9B5A-A6D84236A2D1}
DEFINE_GUID(IID_IHello, 
0xd77a85a0, 0x68f7, 0x4f0c, 0x9b, 0x5a, 0xa6, 0xd8, 0x42, 0x36, 0xa2, 0xd1);

#endif

在这段代码中，我们定义了一个接口 IHello，它继承自 IUnknown 并包含一个 Hello 方法。DEFINE_GUID 宏用于生成接口的唯一标识符（GUID），该标识符在 COM 中用于区分不同的接口。

2. 实现接口

接下来，我们创建一个类 CHello 来实现 IHello 接口。在 COM 中，所有对象必须实现 IUnknown 接口的三个方法：QueryInterface、AddRef 和 Release，以便进行接口查询和引用计数管理。

// Hello.cpp
#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include "IHello.h"

class CHello : public IHello {
private:
    long m_refCount;

public:
    CHello() : m_refCount(1) {}

    // IUnknown 方法
    HRESULT __stdcall QueryInterface(const IID& iid, void** ppv) override {
        if (iid == IID_IHello) {
            *ppv = static_cast<IHello*>(this);
            AddRef();
            return S_OK;
        }
        *ppv = nullptr;
        return E_NOINTERFACE;
    }

    ULONG __stdcall AddRef() override {
        return InterlockedIncrement(&m_refCount);
    }

    ULONG __stdcall Release() override {
        ULONG count = InterlockedDecrement(&m_refCount);
        if (count == 0) {
            delete this;
        }
        return count;
    }

    // IHello 方法
    void Hello() override {
        std::cout << "Hello from COM!" << std::endl;
    }
};

// COM 工厂函数
HRESULT CreateHelloInstance(IHello** ppHello) {
    if (ppHello == nullptr) return E_POINTER;
    *ppHello = new CHello();
    if (*ppHello == nullptr) return E_OUTOFMEMORY;
    return S_OK;
}

在 CHello 类中，我们实现了 IHello 接口的 Hello 方法，并实现了 IUnknown 接口的 QueryInterface、AddRef 和 Release 方法。AddRef 和 Release 方法用于管理对象的引用计数，确保对象在没有引用时能够被销毁。QueryInterface 方法用于检查请求的接口并返回相应的指针。

3. 使用 COM 对象

创建并使用 COM 对象通常需要初始化 COM 库、创建对象、调用接口方法、最后释放对象。在此示例中，我们使用 CoInitialize 来初始化 COM，使用工厂函数 CreateHelloInstance 创建 CHello 对象，并调用 Hello 方法。

// main.cpp
#include <Windows.h>
#include "IHello.h"

int main() {
    // 初始化 COM
    HRESULT hr = CoInitialize(nullptr);
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "COM initialization failed!" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 创建 COM 对象实例
    IHello* pHello = nullptr;
    hr = CreateHelloInstance(&pHello);
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Failed to create COM object!" << std::endl;
        CoUninitialize();
        return -1;
    }

    // 调用 Hello 方法
    pHello->Hello();

    // 释放 COM 对象
    pHello->Release();

    // 释放 COM
    CoUninitialize();
    return 0;
}

在 main.cpp 中，我们首先调用 CoInitialize 初始化 COM 库，之后使用工厂函数 CreateHelloInstance 创建 CHello 类的实例，并调用 Hello 方法输出消息。最后，通过调用 Release 来释放对象，并调用 CoUninitialize 来清理 COM 库。

4. 编译和运行

在 Windows 环境下，我们可以使用 Visual Studio 编译和链接该代码。确保链接 COM 库，通常需要链接 Ole32.lib 和 OleAut32.lib。

cl /EHsc Hello.cpp main.cpp /link Ole32.lib OleAut32.lib

编译并运行时，输出将是：

Hello from COM!

5. 总结

通过这个简单的示例，我们展示了如何在 C++ 中实现和使用 COM 组件。关键的概念包括：

  • 接口：通过接口定义组件之间的交互。
  • 引用计数：使用引用计数管理 COM 对象的生命周期。
  • 工厂模式：通过工厂函数创建 COM 对象。
  • IUnknown 接口：实现 IUnknown 接口以支持接口查询和引用计数。

虽然 COM 的使用在现代开发中逐渐减少，但它仍然在许多遗留系统和特定应用中发挥着重要作用。掌握 COM 编程对理解 Windows 应用程序的工作原理和进行系统级开发非常重要。

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