От автора

Введение

Вы никогда не хотели изменить свою программу или добавить к ней что-нибудь новое уже после того, как она стала готовым продутом? Хотели бы Вы разрабатывать свои программы, постепенно расширяя их, а не переписывая заново каждые два года? Хотелось бы Вам, чтобы они проще настраивались? Были более гибкими и динамичными? Вы бы хотели ускорить разработку? А если Вам нужно разрабатывать распределенные приложения — Вы бы хотели писать их так же, как и обычные?

Вы интересуетесь компонентным программированием? Вы хотите разделить свое приложение на компоненты? Вы хотите изучить COM? А OLE Автоматизацию? У Вас есть опыт безуспешных попыток изучения OLE? Вы находите, что COM и OLE трудны? Хотелось бы Вам понять основы технологий Microsoft, таких как ActiveX, DirectX и OLE? Вам нужно расширять или настраивать приложения или операционные системы Microsoft?

Если хотя бы на один из вопросов Вы ответили «да» — эта книга для Вас! Все эти вопросы связаны с одной технологией: моделью компонентных объектов Microsoft, более известной как COM (Component Object Model).

Эта книга посвящена разработке ваших собственных компонентов COM на C++.

COM — это метод разработки программных компонентов, небольших двоичных исполняемых файлов, которые предоставляют необходимые сервисы приложениям, операционным системам и другим компонентам. Разработка компонента COM подобна разработке динамического объектно-ориентированного API. Компоненты COM объединяются друг с другом для создания приложений или систем компонентов. Компоненты можно отключать и менять во время выполнения, без перекомпиляции или перекомпоновки приложения. COM — это основа, на которой построены такие технологии Microsoft, как ActiveX, DirectX и OLE. Разработчики Microsoft используют компоненты COM при разработке своих приложений и операционных систем.

Предварительные знания

Эта книга рассчитана на обычного программиста на C++, имеющего некоторый опыт разработки для Win32. Но даже если Вы только начинаете использовать C++, пугаться не следует. Разрабатывать компоненты COM на C++ несложно, и мастерского владения языком не требуется. Самый «продвинутый» элемент С++, используемый в книге, — множественное наследование, и вся информация об этой концепции, необходимая для работы с COM, здесь предоставлена. Кстати, положительный побочный эффект для новичков состоит в том, что СОМ «подталкивает» к хорошему проектированию программ. Но, конечно, начинающим будет полезно познакомиться с книгами, специально посвященными изучению С++.

Опыт программирования для Microsoft Windows также полезен, но не обязателен. Я пытался максимально избегать кода, специфичного для Windows. У пользователей UNIX не должно возникнуть проблем при чтении примеров. Преимущество программистов для Windows лишь в том, что они знакомы с инструментами разработки Windows-приложений.

Знание Microsoft Foundation Class Library (MFC) и опыт работы с этой библиотекой не обязательны. MFC не дает никаких особых преимуществ при разработке COM, так что в примерах из первых 12 глав книги она вообще не используется.

Программисты, не заинтересованные в Windows — добро пожаловать!

Если Вы пишете программы для UNIX, Macintosh, Linux, VMS или какой-либо другой операционной системы, эта книга также будет Вам полезна. Концепции, заключенные в СОМ, работают не только в операционной системе Microsoft Windows, СОМ — это не большой API. COM — это способ программирования, стоящий в одном ряду с такими способами, как структурное или объектно-ориентированное программирование. Вы можете использовать подход СОМ в любой операционной системе. Конечно, Windows предоставляет код, который облегчает программирование «в духе СОМ», но большую часть этого кода нетрудно реализовать на Вашей любимой платформе. Если Вы не хотите делать это сами — не беда. Microsoft разрабатывает версию СОМ для Macintosh, а Software AG занимается переносом СОМ практически на все операционные системы в мире. Так что скоро Вы

12

сможете воспользоваться преимуществами стандартной и совместимой версии СОМ в любой операционной системе, с которой придется столкнуться.

C++

Хотя сама по себе СОМ не зависит от языка программирования, для написания компонентов придется выбрать определенный язык. Годится практически любой, от С и Java до Python и Microsoft Visual Basic. Однако большинство компонентов разработано и будет разрабатываться на С++. В связи с этим в книге используется исключительно С++. Применение одного языка позволило мне представить спецификацию СОМ наиболее конкретно, что облегчает восприятие. Даже если Вы в конце концов решите использовать Java или Python, знания, полученные при разработке компонентов «с нуля» на С++, помогут Вам.

Только обычный С++

Поскольку не все компиляторы поддерживают последние расширения С++, я старался не употреблять большинство новых возможностей. Не используются ключевые слова bool, mutable и им подобные. За исключением классов smart-указателей на интерфейсы (гл. 9), я не использую шаблоны классов, так как они затрудняют понимание изложенных в книге концепций.

Тем не менее будут использоваться относительно новые операторы приведения типов static_cast, const_cast и reinterpret_cast, так как они уже более года поддерживаются Microsoft Visual C++. Приведение типов нового стиля заменяют старые. Таким образом, вместо

CFoo* pI = (CFoo*)this;

Вы увидите:

CFoo* pI = static_cast<CFoo*>this;

В некоторых случаях я по-прежнему использую старые приведения типов, так как они легче читаются.

Примеры

Каждая глава этой книги включает один или два примера. Моей целью при написании этих примеров было сделать их сжатыми, но законченными. Короткие примеры проще читать — они занимают лишь пару страниц. Более длинные примеры потребовали бы чтения файлов с прилагаемого к книге диска. Кроме того, простые примеры лучше подчеркивают требования, предъявляемые к компонентам СОМ, не заставляя Вас продираться сквозь несущественные детали и сложности, присущие длинным примерам.

Для всех примеров характерно следующее:

!" Каждый пример можно найти на прилагаемом диске уже скомпилированным и готовым к работе под

Microsoft Windows 95 или Microsoft Windows NT.

!" Для всех примеров, которые перед началом работы должны быть зарегистрированы в системе, приводится командный файл REGISTER.BAT, который выполняет регистрацию.

!" Win32 API используется весьма умеренно. !" MFC не используется вообще.

!" Полные исходные тексты всех примеров приведены на диске. Все, что Вам понадобится для компиляции примеров, это компилятор С++ и заголовочные файлы из Win32 SDK. Если у Вас есть Visual C++, то Win32 SDK не нужен, так как Visual C++ включает все необходимое. Это должно быть верно почти для всех Windows-совместимых компиляторов.

!" Гарантируется, что исполняемый код примеров успешно генерируется Visual C++ версий 4.x и 5.0. Однако в этих компиляторах нет ничего такого, что бы требовало использовать именно их. Просто я сам работаю с Microsoft Visual C++ 5.0, так что пользовался им и здесь.

!" Примеры кода легко скомпилировать, запустив компилятор из командной строки. Используя Microsoft Visual C++, многие примеры можно скомпилировать по команде cl <имя файла>.

!" Более сложные примеры имеют простые make-файлы для Microsoft Visual C++. Для компоновки введите nmake –f makefile или nmake. Ради простоты и читабельности эти make-файлы рассчитаны на компоновку только отладочной версии.

13

Пример программы Tangram

На прилагаемом диске имеется полностью готовое приложение, построенное из компонентов СОМ. Это приложение, Tangram, нарушает большую часть из перечисленных выше правил. Во-первых, оно не только интенсивно обращается к API Win32, особенно GDI, но и использует MFC и OpenGL. Во-вторых, его нельзя назвать простым. Оно содержит много компонентов в нескольких DLL и EXE. Программа Tangram показывает, как выглядит COM «в реальном мире», тогда как другие примеры имеют скорее «школьный» характер. На диске содержатся как исходные тексты, так и скомпилированный исполняемый код.

Стилистические соглашения

Хотя в большинстве примеров MFC не используется, я тем не менее использую стиль кодирования MFC. Имена всех переменных-членов имеют префикс m_. Увидев переменную с именем m_SleepyBear, Вы будете знать, что это за переменная. Все имена классов начинаются с заглавной буквы С. Например, CcozyBear — это имя класса Cozy Bear. Некоторые другие используемые мною префиксы показаны в табл. В-1.

Таблица В-1. Примеры префиксов имен в стиле MFC

Если Вы программировали под Windows, то, вероятно, знаете о Венгерской нотации. Она представляет собой соглашение, по которому в имена переменных входит информация об их типах. Я использую подмножество Венгерской нотации, которое Вы можете найти в табл. В-2. Но я не всегда строго ему следую, поскольку частично использую и подмножество Венгерской нотации, рекомендованное другими разработчиками COM, OLE

и ActiveX.

Таблица В-2. Венгерская нотация, используемая в книге

Почему появилась эта книга?

Изучали ли Вы физику в школе? Если Вам преподавали физику, пользуясь элементами высшей математики, то знание последних было необходимым предварительным требованием. Изучая математический анализ, Вы учились применять его в разных областях. Только изучив и поняв дифференциальное исчисление как таковое, Вы смогли использовать его для решения физических задач. Такая последовательность обучения существовала не всегда. Сначала Исаак Ньютон изобрел дифференциальное исчисление как инструмент классической механики и динамики. Только позднее стало ясно, что этот мощный инструмент имеет приложения и за границами физики.

Связь между COM и OLE во многом похожа на связь высшей математики с физикой. Как дифференциальное исчисление было изобретено для решения физических задач, так и модель СОМ была разработана для решения проблемы «внедрения» электронной таблицы в текстовый редактор. Решение этой проблемы стало известно под именем OLE. Есть множество книг по OLE, но не по СОМ. Первая, лучшая и наиболее полная книга по OLE — книга Крейга Брокшмидта Inside OLE.

14

Когда Крейг писал эту книгу, у СОМ была только одна область применения, а именно OLE. Всякий, изучавший СОМ, на самом деле собирался изучать OLE. То, что две концепции смешивались, не имело значения. Это очень похоже на первые дни дифференциального исчисления. Вы не стали бы его осваивать, если бы не собирались заниматься физикой.

Теперь СОМ присутствует повсюду, и достаточно очевидно, что СОМ важнее OLE. На сегодняшний день у Microsoft есть множество СОМ интерфейсов и компонентов, которые не имеют отношения к OLE. Один из примеров — Direct3D, API Microsoft для программирования трехмерной графики. Когда Найджел Томпсон писал свой книгу 3D Graphics Programming for Windows 95, ему пришлось включить в нее главу, посвященную использованию СОМ. Это выглядит так, как если бы профессор физики давал пятнадцатиминутный обзор дифференциального исчисления, прежде чем погрузиться в свой предмет. В результате студенты не поймут физики, а будут слепо заучивать уравнения.

Задача этой книги — отделить СОМ от OLE и уделить первой то внимание, которого она заслуживает. Я вообще не собираюсь обсуждать в этой книге OLE. Я хочу рассмотреть базовые механизмы СОМ. После того, как Вы изучите эти механизмы, их можно будет применить к разработке компонентов OLE, DirectX и ActiveX, подобно тому как дифференциальное исчисление позволяет решать отнюдь не только проблемы физики.

Итак, если Вы хотите действительно понимать механизмы создания компонентов СОМ, то эта книга для Вас. Полученные знания Вы сможете применить при создании компонентов ActiveX, OLE или своих собственных. Будущее — это СОМ, и эта книга — Ваш ключ к будущему. (В худшем случае она поможет Вам более эффективно использовать множественное наследование в С++.)

Техническая поддержка

Мы приложили максимум усилий, чтобы эта книга и содержимое прилагаемого к ней диска были точными и правильными. Microsoft Press предоставляет исправления к своим книгам через World Wide Web по адресу:

http://www.microsoft.com/mspress/support/

Если у Вас есть комментарии, вопросы или идеи относительно этой книги или прилагаемого диска, посылайте их в Microsoft Press любым из описанных ниже способов:

По почте

Microsoft Press

Attn: Inside COM Editor

One Microsoft Way

Redmond, WA 98052-6399

E-mail

MSPINPUT@MICROSOFT.COM

Пожалуйста, обратите внимание, что поддержка программных продуктов по данным адресам не оказывается. Если такая поддержка Вам нужна, то ниже приведены несколько источников, которые могут оказаться полезными.

Я рекомендую Web-узел Microsoft Developer Network (MSDN), который находится по адресу:

http://www.microsoft.com/MSDN/

Для того, чтобы воспользоваться всеми возможностями MSDN, подпишитесь на соответствующий сервис. Информацию о подписке можно получить на указанном выше узле или по телефону (800) 759-5474.

Microsoft также предоставляет большой объем информации о поддержке программных продуктов (включая перечень известных проблем и исправление ошибок) по следующему адресу:

http://www.microsoft.com/support/

По вопросам, относящимся конкретно к СОМ, обращайтесь к персоналу Microsoft Win32 SDK Answer Point.

Звоните по телефону (800) 936-5800, Priority Developer line.

По вопросам, связанным с Microsoft Visual C++, обращайтесь по обычной линии поддержки по телефону (206) 635-7007 в рабочие дни с 6 утра до 6 вечера (Pacific time).

1 глава

Компоненты

Обычно приложение состоит из одного монолитного двоичного файла. После того, как приложение сгенерировано компилятором, он остается неизменным — пока не будет скомпилирована и поставлена пользователю новая версия. Чтобы учесть изменения в операционных системах, аппаратуре и желаниях пользователей, приходится ждать перекомпиляции. Приложение застывает, подобно скале посреди реки перемен. И по мере того, как вся индустрия программирования стремительно уходит все дальше в будущее, оно стареет — и устаревает.

При современных темпах развития индустрии программирования приложениям нельзя оставаться застывшими. Разработчики должны найти способ вдохнуть новую жизнь в программы, которые уже поставлены пользователям. Решение состоит в том, чтобы разбить монолитное приложение на отдельные части, или компоненты (рис. 1-1).

Рис. 1-1 Разбиение монолитного приложения (слева) на компоненты (справа) облегчает адаптацию

По мере развития технологии компоненты, составляющие приложение, могут заменяться новыми (рис. 1-2). Приложение более не является статичным, обреченным устареть еще до выхода в свет. Вместо этого оно постепенно эволюционирует с заменой старых компонентов новыми. Из существующих компонентов легко создать и абсолютно новые приложения.

Традиционно приложение состояло из отдельных файлов, модулей или классов, которые компилировались и компоновались в единое целое. Разработка приложений из компонентов — так называемых приложений компонентной архитектуры — происходит совершенно иначе. Компонент подобен миниприложению; он поставляется пользователю как двоичный код, скомпилированный и готовый к использованию. Единого целого больше нет. Его место занимают специализированные компоненты, которые подключаются во время выполнения к другим компонентам, формируя приложение. Модификация или расширение приложения сводится просто к замене одного из составляющих его компонентов новой версией.

Компонентное приложение

Компонент B Новый, улучшенный компонент D

Компонент E

Рис. 1-2 Замена компонента D на новую, улучшенную версию

Для того, чтобы разбить монолитное приложение на компоненты, необходим мощный инструмент. Инструмент, который мы будем использовать, называется СОМ. СОМ — модель компонентных объектов (Component Object Model) — это спецификация метода создания компонентов и построения из них приложений. Более четырех лет назад СОМ была разработана в Microsoft, чтобы сделать программный продукты фирмы более гибкими, динамичными и настраиваемыми. Практически все продаваемые сегодня приложения Microsoft используют СОМ. Технология ActiveX этой фирмы построена на основе компонентов СОМ.