大学毕业前的最后一学期，在一家公司实习，当时的工作需要用到一些操作系统提供的组件。那时候只知道COM这个名词，并不知道到底是怎么回事，只知道上网到处找别人的源码解决自己的问题；那段日子到现在回忆起来都是灰色的，每天呆坐在电脑前，一个网站一个网站的查找自己需要的源码。但并不清楚自己到底在做什么；那时候对自己能不能成为一个程序员充满了怀疑。在实习结束返校的火车上，一夜间，我把一本《COM本质论》翻看了120多页。当我和当时的女友吹嘘自己一夜可以看100多页书的时候，她马上问我：看懂多少？当时我哑口无言。她忍受不了我那段日子的失落和抱怨，从那时候起，我们结束了那段简短的感情。到如今我还在一个人漂泊着，而上周她成为了别人的妻子。想不到用什么方式去纪念我迄今为止经历过的唯一一段感情，我和她的感情并不完全是因为COM结束的，但由于对COM的迷惑，使我走向了迷茫，失落；对自己失去了信心，在她面前变成了一个悲观失望的人。写这篇文章权当对这份感情的一份纪念吧。 企者不立，跨着不行。很多格言都告诉我们做什么事情都必须从基础开始，对COM的理解也是这个道理。当三年前我看《COM 本质论》的时候，对虚函数也只是一知半解，只是知道通过它可以实现多态。但到底怎么实现就不清楚了。看不懂COM太正常了。知道看过Stanley B.Lippman的《Inside the C++ Object Model》，对C++的内存结构有了基本的理解，我才明白了接口的意义。这篇文章是写给初学者的，顺便给大家一些建议，如果一本书你看不懂的时候，可以先放放，先找一些基础的读物来看看。这样可以少走一些弯路。 Don Box 在《COM 本质论》中说，对接口，类对象和套间有了彻底的理解，那么使用COM，没有翻不过去的山头。如果你对C++有深入的理解，那么《COM本质论》中对接口和类对象的阐述很清晰，理解并不困难。但套间是一个比较抽象的概念，而书上对这部分只是理论的叙述，没有提供具体的例子，理解起来就更困难了。在此我把自己找到的一些例子和自己的理解总结以下，以期给初学者提供一些入门的方法。闲话打住，开始正文吧。
理解线程，先从进程（Processes）开始，一般书上对进程的描述都比较抽象，都说进程是一个运行的程序的实例，进程拥有内存，资源。我这儿试着用一段汇编程序来解释一下进程，看看能不能帮你加深一下印象。我们先来看一段简单的汇编程序（你不理解汇编的话，建议找本书看看，一点不懂汇编，很难对其它高级语言有太深的理解）。 ; 汇编程序示例 data_seg segment ；定义数据段 n_i dw ? data_seg ends stack_seg segment ；定义堆栈 dw 128 dup(0) tos label word statck_seg ends code1 segment ；定义代码段 main proc far assume cs:ccode,ds;data,seg,ss:stack_seg start: move ax,stack_seg ；将定义的堆栈段的地址保存到ss mov ss,ax mov sp,offset tos ；将堆栈的最后地址保存到sp，堆栈是从下到上访问的 push ds ；保存旧的数据段 sub ax,ax push ax mov ax,data_seg ；将定义的数据段保存到ds mov ds,ax call fact ；调用子函数 ……. ；其它操作省略 ret ；返回到系统 main endp fact proc near ；子函数定义 …… ；具体操作省略 ret ；返回到调用处 fact endp code1 ends end start 示例1：汇编程序结构 从以上程序我们看到，一个程序可以分为代码段，数据段，堆栈段等几部分。汇编编译器在编译的时候会将这些文件转化为成一个标准格式（在windows下被称为PE文件格式）的文件（很多时候可执行文件被命名为二进制文件，我不喜欢这个名字，我觉得它容易给人误解；事实上计算机上所有的文件都是0和1组成的，都是二进制文件；真正不同的就是处理这些文件的方式；EXE文件需要操作系统来调用，TXT文件需要写字本来打开；但其本质上并没有什么不同，只是在不同的组合上，二进制数有不同的意义）。该文件格式会把我们的代码按格式安放在不同的部分。程序必须在内存中，才可以执行。在程序运行前，操作系统会按照标准格式将这些内容加载到内存中。这些数据加载到内存中也需要按照一定的格式，CPU提供了DS,CS，SS等段寄存器，这样代码段的开始位置需要被CS指定，数据段的开始位置需要用DS来指定，SS需要指向堆栈的开始位置等。在DOS下，每次只能运行一个程序，这些内容基本构成了进程。但在Windows下，丰富了进程的内容，还包括一些数据结构用来维护我们程序中用到的图标，对话框等内容，以及线程。其实进程就是程序在内存中的组织形式，有了这样的组织形式，程序才可能运行。也就是说，当程序加载到内存中去后，就形成了一个进程。 我们知道，CPU中拥有众多的寄存器，EAX，EBX等，而CPU的指令一般都是通过寄存器来实现的。其中有一个寄存器叫做EIP（Instruction Pointer，指令寄存器），程序的有序执行，是靠它来完成的。看下面的例子： …… mov eax，4 mov ebx，5 …… 假如我们的程序运行到mov eax，4，那么EIP就会指向该句代码所在的内存的地址。当这行代码执行完毕之后，那么EIP会自动加一，那么它就会指向mov ebx，4。而程序的执行就是靠EIP的不断增加来完成的（跳转的话，EIP就变成了跳转到的地址）。在Windows系统下，进程并不拥有EIP，EAX，那么只有进程，一个程序就无法运行。而拥有这些寄存器的是线程，所以说进程是静态的。 我们知道一个CPU下只有一个EIP，一个EAX，也就是说同一时刻只能有一个线程可以运行，那么所说的多线程又是什么呢？事实上同一时刻也只有一个线程在运行，每个线程运行一段时间后，它会把它拥有的EIP，EAX等寄存器让出来，其它线程占有这些寄存器后，继续运行。因为这段时间很短，所以我们感觉不出来。这样我们就可以在一边听音乐的时候，一边玩俄罗斯方块了。为了实现不同的线程之间的转换，CPU要求操作系统维护一份固定格式的数据（该数据存在于内存中），这份数据叫做Task-State Segment(TSS)，在这份数据结构里，维护着线程的EAX，EIP，DS等寄存器的内容。而CPU还有一个寄存器叫做Task Register（TR），该寄存器指向当前正在执行的线程的TSS。而线程切换事实上就是TR指向不同的TSS，这样CPU就会自动保存当前的EAX，EBX的信息到相应的TSS中，并将新的线程的信息加载到寄存器。 事实上线程不过上一些数据结构，这些结构保存了程序执行时候需要的一些信息。我们可以在windows提供的头文件中找到一些影子，安装VC后在它的include目录下有一个Winnt.h文件。在该文件中，我们可以找到这样一个struct(_CONTEXT)。这就是线程切换时需要的数据结构（我不确定Windows内部是否用的就是这个结构，但应该和这份数据相差无几）。 // // Context Frame // // This frame has a several purposes: 1) it is used as an argument to // NtContinue, 2) is is used to constuct a call frame for APC delivery, // and 3) it is used in the user level thread creation routines. // // The layout of the record conforms to a standard call frame. // typedef struct _CONTEXT { // // The flags values within this flag control the contents of // a CONTEXT record. // // If the context record is used as an input parameter, then // for each portion of the context record controlled by a flag // whose value is set, it is assumed that that portion of the // context record contains valid context. If the context record // is being used to modify a threads context, then only that // portion of the threads context will be modified. // // If the context record is used as an IN OUT parameter to capture // the context of a thread, then only those portions of the thread''s // context corresponding to set flags will be returned. // // The context record is never used as an OUT only parameter. // DWORD ContextFlags; // // This section is specified/returned if CONTEXT_DEBUG_REGISTERS is // set in ContextFlags. Note that CONTEXT_DEBUG_REGISTERS is NOT // included in CONTEXT_FULL. // DWORD Dr0; DWORD Dr1; DWORD Dr2; DWORD Dr3; DWORD Dr6; DWORD Dr7; // // This section is specified/returned if the // ContextFlags word contians the flag CONTEXT_FLOATING_POINT. // FLOATING_SAVE_AREA FloatSave; // // This section is specified/returned if the // ContextFlags word contians the flag CONTEXT_SEGMENTS. // DWORD SegGs; DWORD SegFs; DWORD SegEs; DWORD SegDs; // // This section is specified/returned if the // ContextFlags word contians the flag CONTEXT_INTEGER. // DWORD Edi; DWORD Esi; DWORD Ebx; DWORD Edx; DWORD Ecx; DWORD Eax; // // This section is specified/returned if the // ContextFlags word contians the flag CONTEXT_CONTROL. // DWORD Ebp; DWORD Eip; DWORD SegCs; // MUST BE SANITIZED DWORD EFlags; // MUST BE SANITIZED DWORD Esp; DWORD SegSs; // // This section is specified/returned if the ContextFlags word // contains the flag CONTEXT_EXTENDED_REGISTERS. // The format and contexts are processor specific // BYTE ExtendedRegisters[MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION]; } CONTEXT; 好了，线程就先讲这么多了。如果对进程和线程的内容感兴趣，可以到Intel的网站下载PDF格式的电子书《IA-32 Intel Architecture Software Developer’s Manual》，纸版的书也可以在这儿预定（他们会免费邮寄给你）。通过这套书，你可以对CPU的结构有一个清晰的认识。另外可以找几本讲解Windows系统的书看看，不过这类的好书不多，最著名的是《Advance Windows》，不过也是偏向于实用，对系统结构的讲解不多。也是，要完全去了解这部分的细节，太困难了，毕竟微软没有给我们提供这部分的源码。幸好，其实我们理解它大致的原理就足够用了。
我们可以看到所有线程发出的消息都回首先放到消息队列中，然后在通过消息循环分发到各自窗口去，而消息队列中的消息只能一个处理完后再处理另一个，借助消息机制，就可以实现COM的函数一个一个的执行，而不会同时运行。Windows的消息机制是通过窗口来实现的，那么一个线程要接收消息，也应该有一个窗口。 COM API的设计者在它们的API函数中实现了一个隐藏的窗口。在我们调用CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED)的时候，会生成这个窗口。（如果你对softice等动态调试工具熟悉的话，可以通过跟踪源码来跟踪CoInitializeEx函数，可以发现它会调用API函数CreateWindowEx）。该窗口是隐藏的,有了这个窗口，就可以支持消息机制，就有办法来实现对象中函数的逐一执行。这样当对象指针被传到其它线程的时候，从外部调用该对象的方法的时候，就会先发一个消息到原线程，而不再直接访问对象了。套间的原理大致就是这样。我们再来看看COM中的套间类型。
我们首先看看ATL为我们提供的线程类型：Single，Apartment，Both，Free。我们还是通过例子来说明它们的不同。我们仍然用我们使用刚才实现的TestComObject1来进行测试，先对它实现的唯一方法进行一下说明。 STDMETHODIMP CTestInterface1::TestFunc1() { // TODO: Add your implementation code here std::cout << "In the itestinferface1''s object, the thread''s id is " << ::GetCurrentThreadId() << std::endl; return S_OK; } 该方法非常简单，就是打印出该方法运行时，所在的线程的ID号。如果在不同的线程中调用同一个对象的时候，通过套间，发送消息，最终该对象只应该在一个线程中运行，所以它的线程ID号应该是相同的。我们将通过该ID值来验证套间的存在。
