为什么在具有多个接口() 的对象中实现 QueryInterface() 时我需要显式向上转换

Question

假设我有一个实现两个或多个 COM 接口的类：

class CMyClass : public IInterface1, public IInterface2 {
};

我看到的几乎所有文档都表明，当我为 IUnknown 实现 QueryInterface() 时，我明确地将 this 指针向上转换为其中一个接口：

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

问题是为什么我不能直接复制这个？

if( iid == __uuidof( IUnknown ) ) {
     *ppv = this;
     //call Addref(), return S_OK
}

文档通常说，如果我这样做，我将违反对同一对象的任何 QueryInterface() 调用必须返回完全相同的值的要求。

我不太明白。他们的意思是，如果我对 IInterface2 进行 QI() 并通过该指针调用 QueryInterface()，C++ 将传递 this 与如果我对 IInterface2 进行 QI() 略有不同，因为 C++ 每次都会使 this 指向一个子对象？

Answer 1

问题在于*ppv 通常是void* - 直接将this 分配给它只会获取现有的this 指针并给*ppv 它的值（因为所有指针都可以转换为void*)。

这不是单继承的问题，因为单继承的基指针对于所有类总是相同的（因为 vtable 只是为派生类扩展）。

但是 - 对于多重继承，您实际上最终会得到多个基指针，具体取决于您正在谈论的类的“视图”！这样做的原因是，通过多重继承，您不能只扩展 vtable - 您需要多个 vtable，具体取决于您正在谈论的分支。

因此您需要强制转换 this 指针以确保编译器将正确的基指针（用于正确的 vtable）放入 *ppv。

这是一个单继承的例子：

class A {
  virtual void fa0();
  virtual void fa1();
  int a0;
};

class B : public A {
  virtual void fb0();
  virtual void fb1();
  int b0;
};

A 的 vtable：

[0] fa0
[1] fa1

用于 B 的 vtable：

[0] fa0
[1] fa1
[2] fb0
[3] fb1

请注意，如果您有 B 虚拟表，并且您将其视为 A 虚拟表，它就可以正常工作 - A 成员的偏移量正是您所期望的。

这是一个使用多重继承的示例（使用上面的 A 和 B 的定义）（注意：只是一个示例 - 实现可能会有所不同）：

class C {
  virtual void fc0();
  virtual void fc1();
  int c0;
};

class D : public B, public C {
  virtual void fd0();
  virtual void fd1();
  int d0;
};

用于 C 的 vtable：

[0] fc0
[1] fc1

用于 D 的 vtable：

@A:
[0] fa0
[1] fa1
[2] fb0
[3] fb1
[4] fd0
[5] fd1

@C:
[0] fc0
[1] fc1
[2] fd0
[3] fd1

以及D的实际内存布局：

[0] @A vtable
[1] a0
[2] b0
[3] @C vtable
[4] c0
[5] d0

请注意，如果您将D vtable 视为A，它将起作用（这是巧合-您不能依赖它）。但是 - 如果您在调用 c0（编译器期望在 vtable 的插槽 0 中）时将 D vtable 视为 C，您将突然调用 a0！

当您在D 上调用c0 时，编译器实际上会传递一个虚假的this 指针，该指针具有一个看起来与C 相同的vtable。

因此，当您在D 上调用C 函数时，它需要在调用该函数之前将vtable 调整为指向D 对象的中间（在@C vtable）。

Answer 2

您正在执行 COM 编程，因此在了解 QueryInterface 以这种方式实现的原因之前，需要回忆一些关于您的代码的事情。

1. IInterface1 和 IInterface2 都是 IUnknown 的后代，我们假设两者都不是另一个的后代。
2. 当对象调用QueryInterface(IID_IUnknown, (void**)&intf) 时，intf 将被声明为IUnknown* 类型。
3. 您的对象有多个“视图”——接口指针——可以通过其中任何一个调用QueryInterface。

由于第 3 点，this 的值在您的 QueryInterface 定义中可能会有所不同。通过IInterface1 指针调用函数，this 将具有与通过IInterface2 指针调用不同的值。在任何一种情况下，this 都会因为第 #1 点而持有IUnknown* 类型的有效指针，所以如果您简单地分配*ppv = this，调用者会很高兴，从 C++ 的角度来看。您已经将 IUnknown* 类型的值存储到相同类型的变量中（参见第 2 点），所以一切都很好。

然而，COM 的规则比普通的 C++ 更强。特别是，它要求对对象的IUnknown 接口的任何请求都必须返回相同的指针，无论该对象的哪个“视图”用于调用查询。因此，您的对象始终仅将this 分配给*ppv 是不够的。有时调用者会得到IInterface1 版本，有时他们会得到IInterface2 版本。正确的 COM 实现需要确保它返回一致的结果。它通常会有一个if-else 梯形图检查所有支持的接口，但其中一个条件将检查两个接口而不是一个，第二个是IUnknown：

if (iid == IID_IUnknown || iid == IID_IInterface1) {
  *ppv = static_cast<IInterface1*>(this);
} else if (iid == IID_IInterface2) {
  *ppv = static_cast<IInterface2*>(this);
} else {
  *ppv = NULL;
  return E_NOINTERFACE;
}
AddRef();
return S_OK;

IUnknown 检查与哪个接口分组无关紧要，只要在对象仍然存在时分组不会改变，但你真的必须竭尽全力才能做到这一点。