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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