为什么 COM 指针参数转换为 void 而不是 IUnknown？答案

【问题标题】：Why are COM pointer arguments cast as void instead of IUnknown?为什么 COM 指针参数转换为 void 而不是 IUnknown？
【发布时间】：2020-04-13 20:42:40
【问题描述】：

抱歉，如果这是一个愚蠢的问题，但我不清楚为什么 COM 指针参数通常被转换为 (void**) 而不是 (IUnknown**)。然后有时实际上使用了IUnknown 指针，例如IObjectWithSite::SetSite。谁能解释一下？

【问题讨论】：

TLDR：旧版。因为 COM 也适用于 C，而不仅仅是 C++。
@selbie 如果这真的是你理解的原因，你应该把它作为一个答案。
声明多态接口指针的能力只存在于C++中。 COM 运行时 api（CoCreateInstance 等）是 C api，因此需要 C 类型。别无选择，只能作废*。实际上，在 C 中编写 OLE 是非常不切实际的，因此在 IObjectWithSite 等接口中使用 IUnknown* 是可行的。
@han：大部分是正确的，但是您将[in] 和[out] 参数混为一谈。后者需要多态接口指针，因此void* 是给定 C ABI 的唯一选项。然而，在前一种情况下，接口需要IUnknown*，而不是某种多态（在语言级别的意义上）接口指针。这与实用性无关。这是关于正确性。

标签： c++ pointers winapi com iunknown

【解决方案1】：

在“get-type”接口方法（如IObjectWithSite::QueryInterface、IObjectWithSite::GetSite、IMoniker::BindToObject 等）中，因为它不会改变任何东西，所以无论如何你都必须强制转换，除非你确实需要 IUnknown* 引用，但您已经拥有它，因为......您正在使用它（IUknown* 引用始终是每个 COM rules 的相同指针）。

IObjectWithSite::SetSite 是一种“set-type”方法，所以给你一个IUnknown* 参考更有意义。

在CoCreateInstance 或CoGetObject 等一些静态方法中可能更具争议性，我认为他们可以将IUnknown** 放在那里而不是void**，但那样的话，它们会有两种不同的风格。而且您将无法使用旧的 IID_PPV_ARGS 宏，它非常实用，建议作为一种编码实践来避免类型转换错误。

我建议你从 Don Box 那里获得一份权威的“Essential COM”副本，并阅读到第 60 页（至少 :-)。

【讨论】：

“无论如何你都必须投射” - 除了，你不能在 COM 中投射。如果您需要从一种接口类型移动到另一种接口类型，则需要调用QueryInterface。 “我认为他们可以将IUnknown** 放在那里而不是void**” - 这是错误的。它假定接口继承总是使用语言级结构建模，该结构暗示指向这些接口的指针之间的关系。 COM 没有强制要求这个要求，像 C 这样的编程语言当然不能实现这个。
@IInspectable - 我的意思是你不会强制转换为 void** 所以 QI 编译。其余的，你想你想要什么。
@IInspectable - 当然，但有什么意义呢？如果您更喜欢它，我可以说“无论如何您都必须使用 C++”，但问题是关于 C++（并且 COM 确实起源于 C++），而且他们仍然可以使用 IUnknown*。事实上，他们有时会这样做：docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/objidl/…
与语言无关是 COM 的设计目标之一。为实现这一目标，ABI 的选项在实践中仅限于一个选项：C。如果有的话，COM 植根于 C，当然不是 C++。微软的 C++ 编译器决定生成兼容 COM 的 v-tables；即微软的 C++ 实现遵循 COM 规则，而不是相反。你还是错了：一个可以返回any接口类型的out-parameter，必须通过一个指向final类型的指针返回接口指针。您发现错误签名的事实并没有改变这一点。基本原理可以在我的回答中找到。

【解决方案2】：

我猜你说的是通过指针“返回”值的输出参数，例如：

IUnknown *u;
QueryInterface(IID_IUnknown, (void **)&u);

IDispatch *d;
QueryInterface(IID_IDispatch, (void **)&d);

注意：See here 如果您不熟悉使用指针传递来“返回”值的概念。

QueryInterface的原型是：

HRESULT QueryInterface(REFIID iid, void **ptr);

参数&u 已经有类型IUnknown **（所以没有理由将它转换为它已经是的类型，正如你所建议的那样）。强制转换是将类型更改为函数参数的预期类型。

在标准 C++ 中，上面的代码实际上是未定义的行为（严格的别名冲突——你不能假装一个指针指向不同的类型对象而不是它真正的）。这个函数的正确用法是：

void *temp;
QueryInterface(IID_IFoo, &temp);
IFoo *foo = static_cast<IFoo *>(temp);

但是，Microsoft 编译器支持具有 C 样式转换的版本。它对内存位置进行相同的更改，就好像接口指针被声明为void * 而不是它的真实类型。

为什么QueryInterface 采用void ** 而不是IUnknown **？好吧，如果您特别请求 IID_IUnknown，那么避免强制转换会很好，但是任何其他接口都需要 C 风格的强制转换。这可能会引起混淆，因为（对于其他接口）返回的指针不一定是有效的 IUnknown * 值。

在 C++ 编程中，您可以（也许应该）使用执行所有正确类型操作的模板包装类。 Windows API 调用与 C 兼容，因此它们不能包含强类型泛型。

注意。所有对QueryInterface 的调用都应该检查返回值，为简洁起见，我在这里省略了。

【讨论】：

void** 和IUnknown** 之间实际上有一个非常重要的区别，即所需的转换类型（在末尾的IFoo* foo = ... 行中）。使用void**、static_cast 或reinterpret_cast 就足够了，而使用IUnknown** 则需要dynamic_cast（这将使使用QueryInterface 变得毫无用处），或者不能保证返回指针实际指向有效的IUnknown（尤其是在对象的实现中使用多重和/或虚拟继承时）
@Bizzarrus 在这两种情况下你都必须使用reinterpret_cast （无论如何，这两种情况下都是未定义的行为，正如我的回答所涵盖的那样）。我同意使用void ** 可能不会那么混乱。我已经更新了那段
对不起，我表达的方式很混乱。我的意思是说您在答案中编辑的内容，我的英语让我失望了._.
我不清楚您所说的“不是有效的IUnknown* 值”是什么意思。所有 COM 接口都必须继承自 IUnknown。
@JonathanPotter 在多重继承中，指针的值可能与指向其基数之一的指针的值不同。 IOW reinterpret_cast<Base *>(d) 与 dynamic_cast<Base *>(d) 不同。

【解决方案3】：

重要提示

这与传统或便利无关。函数签名是 COM 基础允许它工作的结果。必须按原样输入。如果您不想通读此答案，以下是重要的要点： C++ 中强制转换的道德等价物是在 COM 中调用 QueryInterface。只有在实现 COM 对象的 QueryInterface 时才允许在 COM 中使用 C++ 类型转换。

详情

COM 中期望void*（而不是IUnknown*）地址作为输出参数的函数签名可以返回任何接口类型。如果在假设的实现中将其更改为 IUnknown**，那么使用 COM 将变得不切实际或完全不可能。

让我们进行 2 个思想实验，从使 COM 无法使用的一个开始：

假设CoCreateInstance 将返回IUnknown*，而不是通过void* 请求的真实接口。在这种情况下，客户端必须立即在返回的IUnknown* 上调用QueryInterface 以接收他们请求的接口指针¹。这不实用²。

这会立即导致无法解决的实验。假设QueryInterface 返回了IUnknown*。要获得真正的接口指针，客户端需要调用QueryInterface。但这只会返回IUnknown*！此时，COM 的可消耗接口表面已折叠为单个接口，IUnknown。

每当 COM 返回指向接口的指针时，它必须返回指向最终类型的指针。唯一匹配所有接口指针的编程语言类型确实是void*。³ 这应该可以解释为什么输出参数需要输入void** 而不是IUnknown**。

另一方面，对于IObjectWithSite::SetSite，IUnknown* 是一个输入。该接口仍然接受any COM 接口，但它需要作为指向（身份可比）IUnknown 接口的指针传递。

¹COM 不要求实现特定的对象布局。相反，它将对接口指针的请求委托给各自的QueryInterface 实现。

²即使忽略在IUnknown 上调用Release() 的直接需求，以将增加的引用计数作为QI 调用的一部分。

³来自The Component Object Model: “COM 的唯一语言要求是生成的代码可以创建指针结构，并且可以显式或隐式地创建指针结构。 , 通过指针调用函数。” 故意不要求接口继承使用语言级结构来实现。即使需要IFoo 来实现IUnknown，在像C 这样的编程语言中，IFoo* 和IUnknown* 之间也没有关系。

【讨论】：