创建接口【技术文章】

摘要

本文介绍接口的概念。阐述了接口在对象建模器中的作用、组成结构及使用方法。

CAA接口是什么？

面向对象设计及相关面向对象语言（如C++）允许应用程序员通过类来描述和编码真实对象，这些类包含结构部分（数据成员）和行为部分（成员函数或方法）。在C++中，类通过构造函数实例化，使用这些类的应用程序员可以引用声明为公共的数据成员和方法，在派生类构建新类时也可以使用声明为受保护的数据成员和方法。这是非常优秀的面向对象特性，但当类的头文件发生变更时（即使是私有部分的修改），所有包含该文件的应用程序都必须重新编译。

更通用的对象设计方法是通过行为来审视对象，并仅使用方法描述行为：这提供了把握对象的接口。对于应用程序员而言，接口是对象的唯一可见部分，隐藏了其实现细节，这些细节完全由类提供者负责。

接口构成了框架类开发者和应用程序员之间的契约。该契约包括：要处理的现实世界对象、用于操作这些对象的方法以及调用这些方法的方式。这些内容不应随时间改变。仅允许进行添加操作，基于框架开发的应用程序绝不应因框架修改而需要重新编译。

实现接口是框架类开发者履行契约的方式。选择最合适的技术是其自主权，必要时可以从一种技术切换到另一种技术，而不会对应用程序产生影响。

已提供的接口不应随时间改变。已提供的接口实现也应持续支持未变更的接口，无需为客户端应用程序进行修改。如需修改（如新的方法签名），必须提供新接口。如需实现其他接口，现有实现不应改变，CAA提供了在不影响客户端应用程序的情况下扩展实现的方法。

适用接口与实现分离的需求包括：

封装性：对象仅暴露操作句柄，而不暴露执行操作的内部机制
多态性：共享相同接口的对象可以被应用程序以相同方式处理，即使这些对象以不同方式实现该接口
继承性：具有公共接口的对象可视为暴露这些公共接口的基对象的种类。这些对象派生自基对象并继承其接口
构建独立性：应用程序与其使用框架之间的耦合应尽可能弱。应用程序仅了解框架的接口，实现修改不需要重新编译应用程序
框架开放架构：客户应能够实现框架接口并向现有实现添加新接口
多重实现：具有给定接口的框架应能将多个实现与该接口关联。多重实现可以是静态的（顺序性）或动态的（同时性）。静态多重实现意味着当前实现在特定时间切换为另一个实现（例如适配新技术）。动态多重实现允许多个实现同时共存，并允许根据用户请求在实现间切换
分布式对象架构：框架的对象实例应能够由运行在不同进程（可能在另一节点）的对象服务器处理，而非运行客户端应用程序的进程，可能通过将对象请求发送给远程对象服务器的对象请求代理实现

接口由什么构成？

示例接口

CATIA接口创建为C++抽象类，因此仅包含纯虚方法。它由头文件、源文件和TIE文件组成。

接口头文件

以下是CAAIXX CATIA接口头文件示例：

#ifndefCAAIXX_h#defineCAAIXX_h#include"CATBaseUnknown.h"externExportedByCAADLL IID IID_CAAIXX;classExportedByCAADLLCAAIXX:publicCATBaseUnknown{CATDeclareInterface;public:virtualHRESULT __stdcallMXX1()=0;virtualHRESULT __stdcallMXX2(CATBaseUnknown*pUnk)=0;};#endif

各语句作用如下：

接口头文件结构说明：

#ifndef、#define和#endif预处理器指令防止头文件被重复包含
包含CATBaseUnknown头文件，因为CAAIXX接口是从CATBaseUnknown派生的C++抽象类
任何接口都可通过声明为全局extern变量的标识符识别。该标识符必须唯一，并将在接口源文件中初始化
接口类必须从CATBaseUnknown或其他接口类派生。根据CATIA规则，不支持多重继承
宏CATDeclareInterface声明该类为CATIA接口
方法具有以下特征：
- 所有方法必须是公共的，因为任何接口方法都旨在被实现
- 必须是纯虚函数，即接口类不提供这些方法的任何实现
- 必须返回HRESULT¹。这是用于使接口符合OLE标准的微软返回码
- 必须使用__stdcall调用约定²。这是微软对C++编译器的扩展，也用于使接口符合OLE标准
- 可以包含参数，通常是指向其他接口的指针

接口源文件

CAAIXX接口源文件如下：

#include"CAAIXX.h"IID IID_CAAIXX={0x7c1b4ba8,0x5c25,0x0000,{0x02,0x80,0x02,0x0b,0xcb,0x00,0x00,0x00}};CATImplementInterface(CAAIXX,CATBaseUnknown);

各语句作用如下：

接口源文件结构说明：

包含CAAIXX头文件以获取IID声明，以及通过该头文件间接包含CATBaseUnknown头文件
接口IID初始化为全球唯一且持久的数值。也称为GUID（全局唯一标识符）³
宏CATImplementInterface声明CAAIXX从CATBaseUnknown进行对象模型派生。接口必须始终从CATBaseUnknown进行对象模型派生

当然纯虚函数在声明它们的类中没有实现。

在CAAIXX的方法中，从接口IUnknown继承的三个方法（CATBaseUnknown派生自IUnknown）对接口起着特殊作用：

QueryInterface：从指向同一对象实现的另一个接口的指针返回指向某个接口的指针；
AddRef：为此接口的计数器添加引用；
Release：从计数器移除引用；

QueryInterface允许在组件实现的接口之间导航，而AddRef和Release则用于组件生命周期管理⁴。

接口TIE

创建接口所需的第三个文件是通过代码构建器mkmk生成接口TIE。该文件是TIE_CAAIXX.tsrc文件，仅包含对CAAIXX.h文件的包含语句：

#include"CAAIXX.h"

TIE不属于对象模型概念，而是必要的实现细节。为了将接口与其实现分离，在运行时创建TIE对象实例作为中介对象，在使用接口的组件（因此持有指向该接口的指针）与实现接口的组件（即包含运行接口声明方法的代码）之间建立链接。接口指针实际上是指向QueryInterface方法返回的TIE对象实例的指针。TIE对象将接口方法调用重定向到实现接口的组件。

默认情况下，无论接口头文件位于何处，TIE文件都在ProtectedGenerated文件夹中创建。要在PublicGenerated文件夹中创建，请在tsrc文件中添加//public关键字：

#include"CAAIXX.h"//public

IUnknown与CATBaseUnknown

所有接口和所有实现接口的类的基类是CATBaseUnknown，这是CATIA提供的类。CATBaseUnknown派生自IUnknown接口（在UNIX上由CATIA提供，在Windows上由微软组件对象模型COM提供）。IUnknown接口如下：

interface IUnknown{virtualHRESULT __stdcallQueryInterface(constIID&iid,void**ppv)=0;virtualULONG __stdcallAddRef()=0;virtualULONG __stdcallRelease()=0;};