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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(xiàn)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(yōu)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(xiàn)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(xiàn)的原則，DMD區(qū)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(yōu)雅的統(tǒng)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(xiàn)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(zhí)行的結果中就表現(xiàn)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(shù)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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