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分类: C/C++

2008-03-18 16:47:52

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实现IUnknown

    用纯粹的C++实现IUnknown相对来说比较简单。IUnknown实现之间的主要差别重点在于QueryInterface中将给出哪些接口。请看下列接口定义:
interface IMessageSource : IUnknown {
   HRESULT GetNextMessage([out] OLECHAR **ppwsz);
}
interface IPager : IUnknown {
   HRESULT SendMessage([in] const OLECHAR *pwsz);
}
interface IPager2 : IPager {
   HRESULT SendUrgentMessage(void);
}
这些C++类定义实现了三个接口:
 class CPager : public IMessageSource, public IPager2 {
   LONG m_dwRef;
 public:
   CPager(void) :    
    m_dwRef(0) {}
   virtual ~CPager(void) {}
   STDMETHODIMP 
   QueryInterface(REFIID,  
                  void**);
   STDMETHODIMP_(ULONG) 
   AddRef(void);
   STDMETHODIMP_(ULONG) 
   Release(void);
   STDMETHODIMP GetNextMessage(OLECHAR **ppwsz);
   STDMETHODIMP SendMessage(const COLECHAR * pwsz);
   STDMETHODIMP SendUrgentMessage(void);
};
   如果在堆中创建对象(也就是说用new操作符在内部创建)并且只用单线程公寓(STA)模式运行,下面是合理的AddRef 和Release实现:
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::AddRef() {
   return ++m_dwRef; 
}
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::Release(){
   ULONG result = -m_dwRef;
   if (result == 0)
     delete this;
   return result;
}
    如果输出的对象是以多线程公寓(MTA)模式运行,则++和--操作符就必须用Win32的原子增量和减量(Increment/Decrement)例程调用来代替:
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::AddRef() {
   return InterlockedIncrement(&m_dwRef); 
}
 STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::Release(){
   ULONG result = InterlockedDecrement(&m_dwRef);
   if (result == 0)
     delete this;
   return result;
}
无论哪一种线程模式,下面的QueryInterface实现都是正确的:
STDMETHODIMP CPager::QueryInterface(REFIID riid, void **ppv) {
   if (riid == IID_IUnknown)
     *ppv = (IMessageSource*)this;
   else if (riid == IID_IMessageSource)
     *ppv = (IMessageSource*)this;
   else if (riid == IID_IPager)
     *ppv = (IPager*)this;
   else if (riid == IID_IPager2)
     *ppv = (IPager2*)this;
   else
     return (*ppv = 0), E_NOINTERFACE;
   ((IUnknown*)*ppv)->AddRef();
   return S_OK; 
}
QueryInterface的最后四行代码对所有的对象都一样。其余的部分则根据这个对象类型层次上的类不同而有所不同。
        如果IUnknown的实现能形成规律,那么ATL便可以提供一种机制将这些具有共性的程序语句从代码中提取出来。实际上ATL做到了这一点,方法是通过提供灵活和可扩展的类层次,使得开发人员只要正确地说明所使用的类集,就可确定线程,服务器锁定和对象生命期行为。
      如果看一看ATL实现的IUnknown类层次,你碰到的第一个参数化行为就是线程。ATL允许你构造被优化的对象和服务器,在相互转换STA和MTA的用法时,不用修改源代码。缺省情况下,ATL工程构造的是安全的MTA(MTA-safe)对象,除了要具备构造单STA对象所需的一切外,还需要附加代码和状态管理。通过定义适当的预处理指令,你能改变缺省的线程行为,从而支持单STA或多个基于STA的工程。
使用如下这个指令:
      /D _ATL_SINGLE_THREADED
来编译工程可以改变服务器缺省的线程模型,让它只支持一个基于STA的线程。它适合于进程外的且不创建自拥有线程的基于STA的服务器情况,当你用这个选项时,所有对ATL全局状态的存取将都是不加锁的,并发的。尽管此选项似乎很有效,但它实质上限制了ATL服务器只能是一个单线程的。
使用如下这个指令:
      /D _ATL_APARTMENT_THREADED
来编译工程可以改变服务器缺省的线程模型支持多个基于STA的线程。它适合于建立注册表项ThreadingModel=Apartment的进程内服务器。如果要创建基于STA的进程外服务器且还要建立附加的基于STA的线程,那么这个指令也是必须的。使用这个选项导致ATL用能安全存取线程的临界区来保护它的全局状态。
使用如下这个指令:
      /D _ATL_FREE_THREADED
可以创建与任何线程环境兼容的服务器。也就是说ATL的全局状态将在临界区中被锁定,并且每个对象将拥有它自己的私有临界区来保护它的实例状态。如果没有定义这些指令,则ATL头文件假设为使用_ATL_FREE_THREADED。
    为了在ATL中正确使用线程,必须理解ATL的线程模型概念。ATL定义了三种线程模型类来实现线程安全行为所需的少数内联操作。每一种线程模型都输出两个静态函数,Increment 和Decrement。它们都有一个长整指针参数,并且对指定的线程模型实现最快的,合法的增减操作。每一种线程模型都输出两个嵌套类型定义(typedefs),即AutoCriticalSection 和CriticalSection,它们要么打包Win32的CRITICAL_SECTION,要么就是出于兼容性考虑的空类,没有实际实现。记住,所用临界区实际使用的实际类型依赖于特定的线程模型。
    ATL实现的三种线程模型分别是CComMultiThreadModel,CComSingleThreadModel和 CComMultiThreadModelNoCS。CComMultiThreadModel使用InterlockedIncrement/InterlockedDecrement和实的CRITICAL_SECTIONS。CComSingleThreadModel使用更有效的++和-操作符及虚的CRITICAL_SECTIONS。
混合的CComMultiThreadModelNoCS除了使用虚的CRITICAL_SECTIONS外,还有InterlockedIncrement/InterlockedDecrement。第三种模型对于存在于MTAs中,但不需要任何数据成员的锁定的对象很有用。
    ATL提供了两个类型定义,CComObjectThreadModel 和 CComGlobalsThreadModel,通过条件编译来保证对象和全局变量各自的效率及行为安全。依据所定义的三种预编译指令之一,每一类型名对应着以上描述的三种线程模型类之一。下表说明了这种对应关系,它依赖于ATL所使用的预处理指令。
ATL类型定义 _ATL_SINGLE_THREADED _ATL_APARTMENT_THREADED _ATL_FREE_THREADED
CComGlobalsThreadModel CComSingleThreadModel CComMultiThreadModel CComMultiThreadModel
CComObjectThreadModel CComSingleThreadModel CComSingleThreadModel CComMultiThreadModel

只要给定了上述的线程模型类型层次,你就能将相应的参数化线程行为添加到任何COM类。请看下列代码:

  参数化的线程

 class CPager : public IPager {
   LONG m_dwRef;
   typedef CComObjectThreadModel _ThreadModel;
   _ThreadModel::CComAutoCriticalSection m_critsec;
     :   :   :   :
   STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::AddRef() {
     return _ThreadModel::Increment(&m_dwRef); 
   }
   STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::Release(){
     ULONG res = _ThreadModel::Decrement(&m_dwRef);
     if (res == 0)
       delete this;
     return res;
   }
   STDMEHTHODIMP SendUrgentMessage() {
 // 保证只有一个线程  
     m_critsec.Lock(); 
 // 实现任务
     this->GenerateMessage();
     this->WakeUpUser();
 // 允许其它线程
     m_critsec.Unlock();
     return S_OK;
   }
 }; 
使用缺省选项(_ATL_FREE_THREADED)的编译则将一个实临界区添加到对象,并执行Lock和Unlock方法将内联调用映射到EnterCriticalSection/LeaveCriticalSection API函数。同时,AddRef和Release方法将使用InterlockedIncrement/InterlockedDecrement来安全地改变这个对象的引用计数。
      如果前面的代码是用_ATL_APARTMENT_THREADED 或者 _ATL_SINGLE_ THREADED选项编译的,则m_critsee数据成员将为空,Lock和Unlock内联例程将变成虚操作,并且AddRef和Release方法将使用++和--操作符。如果这个对象是一个ActiveX控件且其线程模型为Apartment (ThreadingModel=Apartment)的进程内服务器,则这将是小而快的代码。
      有时构造以MTA模式(即它的AddRef和Release必须是线程安全的)运行,但不需要附加锁定的对象很有用。对于这种类型的对象,混合型的CComMultiThreadModelNoCS很适合。
通过将类的类型定义从:
      typedef CComObjectThreadModel _ThreadModel;
细化到
      typedef CComMultiThreadModelNoCS _ThreadModel;
那么针对每一个对象,你不必付出CRITICAL_SECTION的开销(CComAutoCriticalSection 会映射到 CComFakeCriticalSection)就可以得到线程安全的AddRef和Release(将Increment 和 Decrement方法映射到InterlockedIncrement和InterlockedDecrement)。(待续)
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