Component Object Model (COM)

Cos’è COM?

• Tecnologia specifica della famiglia di sistemi operativi Windows che abilita la comunicazione fra i componenti software del sistema

• Teconologia component-based– Favorisce lo sviluppo di componenti riusabili

– Permette di creare applicazioni connettendo fra loro inisiemi di componenti

– Rende possibile l’uso e lo sviluppo di servizi

• Si tratta di una famiglia di tecnologie che include– COM+

– DCOM

– ActiveX

Brevi cenni storici• 1991: OLE (Object Linking and Embedding)

– Basato su DDE (dynamic data exchange)– Dedicato principalmente al progetto di compound-documents

(documenti costituiti di parti gestite da diverse applicazioni)• 1993: OLE2

– COM viene introdotta come tecnologia di riferimento– Dedicato al progetto di componenti applicativi in genere

• 1994: OCX (OLE Control Extension)– Estensioni COM per la creazione di componenti nella maggior parte dei

linguaggi di programmazione• 1996: ActiveX

– Estensione dei componenti OCX– Possono essere contenuti in pagine Web ed eseguiti nel browser

• 1996: DCOM (distributed COM)• …• Oggi: .NET

COM: Principali caratteristiche

• Standard binario per l’invocazione di funzioni fra diversi componenti– Indipendenza dal linguaggio di programmazione– Interoperabilità fra componenti di diversi fornitori– Meccanismi di scoperta delle interfacce implementate dai

componenti– Meccanismo per l’identificazione univoca dei componenti e delle

interfacce

• Permette trasparentemente la comunicazione fra componenti eseguiti nello stesso processo o in processi diversi

• Disponibile su diverse piattaforme– Windows, Macintosh, Unix…

Binary Standard• Oggetti COM: elementi di codice eseguibile che forniscono servizi al resto

del sistema (terminologia alternativa: componenti, component object)

• Il lay-out in memoria delle funzioni eseguibili è definito in modo standard per permettere l’interoperabilità binaria

• Una virtual table contiene i puntatori all’implementazione delle funzioni

• La doppia indirettezza permette a multiple istanze di condividere la stessa virtual table

Interfacce

• I componenti COM forniscono i propri servizi attraverso collezioni di funzioni dette interfacce

• Un componente generalmente supporta un insieme di interfacce• Convenzionalmente il nome delle interfacce comincia con una I (i

maiuscola) seguita da un ulteriore lettera maiuscola– IUnknown (supportata da tutti i componenti COM)– ILookup– IDropTarget– IDragSource– IUnEsempioDiInterfaccia

• Un puntatore ad un componente COM è in effetti un puntatore ad un’interfaccia supportata dal componente– Es: IUnknown* pRef;

Notazione grafica per i componenti COM

componente

Interfaccia implementata/supportata/esportata

Caratteristiche generalidelle interfacce

• Un’interfaccia non è una classe– Solo metodi senza implementazione

• Le interfacce non sono componenti– Piuttosto vengono implementate/supportate/esportate dai

componenti• Gli utilizzatori di un componente usano puntatori a

interfacce (supportate dal componente)• I componenti COM possono implementare interfacce

multiple• Le interfacce sono fortemente tipizzate• Le interfacce sono immutabili

GUID

• COM garantisce l’identificazione univoca di interfacce e classi attraverso GUID – GUID = Globally Unique Identifier– Numeri di 128 bit– Ogni GUID è garantito come unico nel mondo senza limiti di

spazio e tempo– L’identificatore GUID di un interfaccia è detto IID– L’identificatore GUID di una classe è detto CLSID– I nomi simbolici sono usati solo per convenienza, ma

l’identificazione reale di classi e interfacce avviene attraverso GUID

• Esempio di GUIDDEFINE_GUID(IID_ILOOKUP, 0xc4910d71, 0xba7d, 0x11cd,

0x94, 0xe8, 0x08, 0x00, 0x17, 0x01, 0xa8, 0xa3);

Tool GuidGen• Tool distribuito con Windows SDK

Component Object Library

• Parte del sistema operativo con cui si interagisce per gestire COM

• Contiene le API principali per la creazione e la gestione dei componenti COM

• Alcune API della COM library sono– HRESULT CoInitialize(LPVOID pvReserved);

• Inizializzazione dell’ambiente di esecuzione COM

– void CoUninitialize(void);• Chiusura della COM library e delle connessioni COM per il

thread corrente

CoCreateInstance(COM Library)

• HRESULT CoCreateInstance(REFCLSID rclsid,LPUNKNOWN pUnkOuter,DWORD dwClsContext,REFIID riid,LPVOID* ppv);

• rclsid– CLSID della CoClass che implementa il componente

• pUnkOuter– Serve per l’aggregazione di componenti. Per adesso useremo NULL

• dwClsContext– Tipo di server COM da usare (in-process, local, remote): per ora useremo

CLSCTX_INPROC_SERVER• riid

– IID dell’interfaccia per usare il componente• ppv

– Puntatore all’interfaccia restituito come risultato di CoCreateIntance

Un esempio

• Il componente di sistema ActiveDesktop esporta i propri servizi attraverso l’interfaccia IActiveDesktop

• IID_IActiveDesktop– f490eb00-1240-11d1-9888-006097deacf9

• CLSID_ActiveDesktop– 75048700-ef1f-11d0-9888-006097deacf9

IActiveDesktop (shlobj.h)DECLARE_INTERFACE_( IActiveDesktop, IUnknown ) { // IUnknown methods STDMETHOD (QueryInterface)(THIS_ REFIID riid, void **ppv) PURE; STDMETHOD_(ULONG, AddRef) ( THIS ) PURE; STDMETHOD_(ULONG, Release) ( THIS ) PURE;

// IActiveDesktop methods STDMETHOD (ApplyChanges)(THIS_ DWORD dwFlags) PURE; STDMETHOD (GetWallpaper)(THIS_ LPWSTR pwszWallpaper, UINT cchWallpaper, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (SetWallpaper)(THIS_ LPCWSTR pwszWallpaper, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (GetWallpaperOptions)(THIS_ LPWALLPAPEROPT pwpo, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (SetWallpaperOptions)(THIS_ LPCWALLPAPEROPT pwpo, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (GetPattern)(THIS_ LPWSTR pwszPattern, UINT cchPattern, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (SetPattern)(THIS_ LPCWSTR pwszPattern, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (GetDesktopItemOptions)(THIS_ LPCOMPONENTSOPT pco, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (SetDesktopItemOptions)(THIS_ LPCCOMPONENTSOPT pco, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (AddDesktopItem)(THIS_ LPCCOMPONENT pcomp, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (AddDesktopItemWithUI)(THIS_ HWND hwnd, LPCOMPONENT pcomp, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (ModifyDesktopItem)(THIS_ LPCCOMPONENT pcomp, DWORD dwFlags) PURE; STDMETHOD (RemoveDesktopItem)(THIS_ LPCCOMPONENT pcomp, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (GetDesktopItemCount)(THIS_ LPINT lpiCount, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (GetDesktopItem)(THIS_ int nComponent, LPCOMPONENT pcomp, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (GetDesktopItemByID)(THIS_ ULONG_PTR dwID, LPCOMPONENT pcomp, DWORD dwReserved) PURE; STDMETHOD (GenerateDesktopItemHtml)(THIS_ LPCWSTR pwszFileName, LPCOMPONENT pcomp, DWORD dwReserved)

PURE; STDMETHOD (AddUrl)(THIS_ HWND hwnd, LPCWSTR pszSource, LPCOMPONENT pcomp, DWORD dwFlags) PURE; STDMETHOD (GetDesktopItemBySource)(THIS_ LPCWSTR pwszSource, LPCOMPONENT pcomp, DWORD dwReserved) PURE;};

Uso del componente ActiveDesktop#include <shlobj.h>……HRESULT hr;IActiveDesktop* pIAD;

// creazione del componentehr = CoCreateInstance(CLSID_ActiveDesktop,

NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IActiveDesktop, (void**)&pIAD );

// uso del componentehr = pIAD->GetWallpaper(wszPath, MAX_PATH, 0);

HRESULT• Handle di un risultato in COM• Valore di 32 bit che segnala il risultato di un operazione

– Usato dalle API della COM Library– Usato dai metodi delle interfacce COM

• Si interpreta attraverso macro per scoprire il successo/fallimento– SUCCEEDED(hr)

• Fa il check che il valore sia >=0– FAILED(hr)

• Fa il check che il valore sia <0• I valori specifici HRESULT danno informazioni sugli errori, e sono

associati a corrispondenti messaggi testuali. Esempi:– E_NOINTERFACE (0x80004002) “No such interface supported.”– CO_E_CREATEPROCESS_FAILURE (0x80004018): “The server

process could not be started. The pathname may be incorrect.”– CO_E_NOTINITIALIZED (0x800401F0) - “CoInitialize has not been

called.”

Error Lookup Tool

• Parte di Visual Studio

Nota Tecnica:Unicode String e Character string

• COM gestisce le stringhe secondo la codifica Unicode• In Windows le stringhe Unicode corrispondono ad array di WCHAR• Per ottenere una stringa di caratteri ASCII (TCHAR in Windows),

bisogna usare un’API di conversione: WideCharToMultiByte

WideCharToMultiByte• int WideCharToMultiByte(

UINT CodePage, //CP_ACP per ASCIIDWORD dwFlags, //trattamento dei caratteri compostiLPCWSTR lpWideCharStr, //la stringa Unicode da convertireint cchWideChar, //lungh. stringa Unicode, -1 se null terminatedLPSTR lpMultiByteStr, //buffer di caratteri per il risultatoint cbMultiByte, //lungh del buffer di caratteri in byteLPCSTR lpDefaultChar, //carattere di defaultLPBOOL lpUsedDefaultChar); //indica uso del caratt. di default

• Il trattamento dei caratteri composti (parametro dwFlags) è indicato dai seguenti possibili flag:

– WC_COMPOSITECHECK: controllo sulla presenza di caratt. Composti– WC_SEPCHARS: separa i caratteri composto in 2 caratteri– WC_DISCARDNS: scarta la seconda parte dei caratteri composti– WC_DEFAULTCHAR: usa il carattere di default (parametro lpDefaultChar)

L’interfaccia IUnknown

• Deve essere supportata da tutti i componenti• Tutte le interfacce derivano da IUnknown

interface IUnknown { virtual HRESULT QueryInterface(IID& iid, void** ppvObj) = 0; virtual ULONG AddRef() = 0; virtual ULONG Release() = 0;

}

• Implementa le funzionalità essenziali di un componente– AddRef e Release per il conteggio dei riferimenti– QueryInterface per permettere agli utilizzatori di scoprire a runtime se

una data interfaccia è supportata da un componente, e in caso positivo di ottenerne un riferimento

Reference Counting

• Serve ad assicurare che i componenti (non le interfacce) rimangano vivi finché ci sono utilizzatori che hanno accesso ad una o più interfacce

• I metodi AddRef e Release di IUnknown gestiscono il conteggio dei riferimenti– AddRef aggiunge un nuovo riferimento, viene invocata dalle

funzioni che restituiscono riferimenti ad interfacce– Release deve essere invocata su un riferimento ad un’interfaccia

quando quel riferimento non è più utilizzato– Se si fa una copia di un riferimento ad interfaccia bisogna

invocare AddRef sul riferimento• Prestare molta attenzione all’uso di AddRef e Release

perché il meccanismo del conteggio dei riferimenti è fonte di molti errori con COM

QueryInterface

HRESULT QueryInterface(IID& iid, void** ppvObj)

• iid– Interfaccia per la quale si richiede un riferimento

• ppvObj– Riferimento all’interfaccia restituito come risultato di

QueryInterface

• Se il componente non supporta l’interfaccia richiesta viene restituito un valore di ritorno (HRESULT) che segnala l’errore

EsempioComponente ShellLink (estratto)

• ShellLink– Componente per la creazione di link simbolici (shortcut)– CLSID = 0021401-0000-0000-C000-000000000046

• Interfacce supportate– {000214ee-0000-0000-c000-000000000046} IShellLink

• SetPath• …

– {0000010b-0000-0000-c000-000000000046} IPersistFile• Save

– …

EsempioUso di ShellLink

HRESULT hr;IShellLink* pISL;IPersistFile* pIPF;

hr = CoCreateInstance(CLSID_ShellLink, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IShellLink, (void**)&pISL);

hr = pISL->SetPath(wszPath);

hr = pISL->QueryInterface(IID_IPersistFile, (void**)&pIPF);

hr = pIPF->Save(L"C:\\wallpaper.lnk",FALSE);pIPF->Release();pISL->Release();

Componenti COM (server)

• Un Componente COM implementa ed esporta un insieme di Interfacce (oltre a IUnknown)

• L’implementazione delle interfacce è fornita da un insieme di CoClass

• Ogni CoClass è univocamente identificata da un CLSID• Le CoClass di un componente sono contenute nel file

eseguibile del componente (per esempio Dll o Exe)• In Windows i CLSID delle CoClass dei componenti

disponibili sono registrate nel Registry di sistema