使用隐式转换进行向上转型而不是使用QueryInterface（）在多重继承中是否合法？

Question

假设我有一个实现两个或多个COM接口的类（就像这里一样）：

class CMyClass : public IInterface1, public IInterface2 { 
};

QueryInterface()必须为同一接口的每个请求返回相同的指针（需要显式向上转换以进行正确的指针调整）：

if( iid == __uuidof( IUnknown ) ) { 
    *ppv = static_cast<IInterface1*>( this );
    //call Addref(), return S_OK 
} else if( iid == __uuidof( IInterface1 ) ) {
    *ppv = static_cast<IInterface1*>( this );
    //call Addref(), return S_OK 
} else if( iid == __uuidof( IInterface2 ) ) {
    *ppv = static_cast<IInterface2*>( this );
    //call Addref(), return S_OK 
} else {
    *ppv = 0;
    return E_NOINTERFACE;
}

现在对象中有两个IUnknown - 一个是IInterface1的基础，另一个是IInterface2的基础。而且它们位于不同的子对象中。

假设我调用了IInterface2的QueryInterface() - 返回的指针将与调用IUnknown的QueryInterface()时返回的指针不同。到目前为止还好。然后，我可以将检索到的IInterface2*传递给任何接受IUnknown*的函数，由于C++的隐式转换，指针将被接受，但它不会是与QueryInterface()调用IUnknown*返回的指针相同。实际上，如果该函数在调用时立即调用QueryInterface()以获取IUnknown，它将检索到不同的指针。

从COM的角度来看，这合法吗？当我有一个指向多重继承对象的指针并允许隐式向上转换时，我应该如何处理情况？

- sharptooth

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实际上，我从未见过任何代码使用COM身份规则。话虽如此，另一个IUnknown*是不合法的 - 你必须选择一个从QueryInterface返回。就你自己内部而言，使用实现对象的COM对象的C++ - 如果你进行强制转换，那么你根本没有使用COM，因此你所做的任何事情都是合法的C++，但不是合法的COM。 - Chris Becke

@Chris Becke: 我猜实现一些类似缓存的功能需要身份验证。 - sharptooth

Answer 1

COM没有关于接口标识的规则，只有对象标识的规则。QI的第一个规则是，如果IID_Unknown在两个接口指针上执行QI，则如果它们由相同的对象实现，则必须返回相同的指针。您的QI实现正确。

如果没有关于接口标识的保证，COM方法不能假设它传递的IUnknown指针与它调用该指针上的QI时检索到的指针相同。因此，如果需要证明对象标识，则需要单独执行QI。

- Hans Passant

Answer 2

看起来有一个小误解。接口IInterface1和IInterface2是纯虚的，没有单独的QueryInterface()用于IInterface1和IInterface2。只有一个声明，即类CMyClass将实现IInterface1和IInterface2的所有方法（CMyClass的方法集合是IInterface1和IInterface2的方法集合的并集）。

因此，在类CMyClass中实现一个QueryInterface()、一个AddRef()和一个Release()方法。在QueryInterface()中，将指向CMyClass实例的指针转换为static_cast<IUnknown *>。

更新：嗨！我回答完问题就不得不离开。直到现在我才能看到所有其他答案，并可以增加一些内容。

好的。你说如果你将IInterface1强制类型转换为IUnknown，并将IInterface2强制类型转换为IUnknown，则会收到两个不同的指针。你是对的！但是这并不重要。如果你比较两个指针的内容（哪个地址有QueryInterface()、AddRef()和Release()），你会发现两个指针的内容相同。所以我也是对的！

有许多关于如何在纯C中实现COM的好例子。在这种情况下，您需要定义一个静态结构，其中包含指向虚拟函数的指针，例如QueryInterface()、AddRef()和Release()，并将这样一个结构的指针作为QueryInterface()的结果返回。这再次表明，对于COM来说，只有您返回的内容很重要，而不是指针（重要的是您返回哪个虚函数表）。

还有一个小备注。在一些评论中，您提到有可能有许多QueryInterface()、AddRef()和Release()方法的实现。在这里，我不同意。原因是接口是纯抽象类，如果您定义了一个实现某些接口的类，则没有典型的类继承。您只有一个实现所有接口函数的类。如果您在C++中这样做，编译器将创建并填充具有相应指针的静态虚函数表，用于QueryInterface()、AddRef()、Release()等函数的唯一实现，但所有虚函数表指向相同的函数。

为了减少vtable的数量，微软引入了__declspec(novtable)或ATL_NO_VTABLE，但这不是你问题的一部分。

- Oleg

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是的，我知道。但有一个正式的问题。当我从IInterface2隐式向上转换为IUnknown时，我得到的指针与我从QI()得到的指针不同。整个问题都关于一件事：在COM方面，那个IUnknown是否“合法”？ - sharptooth

这些方法有许多实现，即使除了一个实现版本外，所有其他版本都将调用转发到实现它的单个版本。 - Ben Voigt

Answer 3

正如Hans所指出的那样，您的QueryInterface实现是正确的。

始终使用QueryInterface是COM对象的用户的责任。原因正是为了防止您指出的情况：将IInterface1*或IInterface2*指针强制转换为IUnknown*指针会产生不同的物理值。

在C++中，实现者无法阻止用户做错事情。

它是否会导致应用程序失败取决于应用程序是否关心比较COM对象的身份。 MSDN：组件对象模型的规则

对象身份。要求 给定对象实例上任何接口的QueryInterface调用 对于特定接口IUnknown 必须始终返回相同的物理指针值。这使得 在任何两个接口上调用QueryInterface(IID_IUnknown, ...)并比较 结果以确定它们是否指向同一实例的对象（相同的COM对象标识）。

正如Oleg所指出的那样，对象身份的失败将具有相当有限的影响，因为COM接口成员的调用基本上不受影响 - 如果函数签名匹配，则每个虚拟表条目将指向相同的函数地址。

所有COM智能指针实现在转换为不同接口或当前接口可疑时都使用QueryInterface。它们的比较运算符自动在每个输入指针上使用QueryInterface(IID_IUnknown, ...)，以获取可以直接比较的物理IUnknown*指针。如果您选择在整个应用程序中使用原始指针，则对象身份的失败将开始影响您的应用程序。

一种特殊情况是，在类没有任何菱形继承的情况下，失败不会显现出来。然而，在COM中，隐式转换始终是非法的，无论它是否导致应用程序崩溃。

- rwong

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我不同意。这句话谈论的是对象标识，而不是接口标识。 - Hans Passant

@sharptooth：在考虑 COM 时，请尽量避免认为 IInterface1 继承自 IUnknown 的思维方式。更精确的说法是：IInterface1 包含成员 AddRef、Release 和 QueryInterface，以及它自己的函数。 - rwong

@Hans：我承认可能存在某种混淆。这个问题的标题说“隐式转换用于向上转换而不是 QueryInterface”。在问题内部，@sharptooth 问是否允许发生这种情况是非法的。（我将编辑我的答案以澄清） - rwong

无论如何，规则规定在同一对象上对同一接口进行两次QI调用必须返回相同的指针。通过向上转型不会违反此要求 - QI仍将正常工作。 - sharptooth

@Hans：我删除了我的旧评论，因为我没有清楚地说明哪一方（QI 实现者还是 COM 用户）应该/不应该使用 C++ 强制转换。我再次编辑了我的答案，以表明 @sharptooth 的 QI 是正确的。 - rwong

Answer 4

如果您有 interface IInterface1 : IDispatch 和 interface IInterface2 : IDispatch，那么在 IInterface1 和 IInterface2 上对 IUnknown 进行 QI 必须根据对象标识规则返回相同的指针。

但是...

在 IInterface1 上对 IDispatch 进行 QI 可以返回与在 IInterface2 上对 IDispatch 进行 QI 不同的实现。

因此答案（再次）是：取决于情况。对于向上转换为 IUnknown，结果可能为负；对于向上转换为其他任何内容，结果可能为正。

- wqw