0  引言

在軟件開發(fā)中，組件是一些小的二進制可執(zhí)行程序，它們可以給應用程序、操作系統(tǒng)以及其他組件提供服務。實際應用中主要采用COM技術開發(fā)軟件組件。這是由Microsoft提出的一種組件標準，它定義了組件程序之間進行交互的標準。標準的COM技術主要用于Microsoft Windows平臺，是windows操作系統(tǒng)和各種應用軟件的結構基礎，其突出優(yōu)點是軟件之間直接通過二進制接口進行通訊。   

開發(fā)自定義的COM組件就如同開發(fā)動態(tài)的、面向對象的API。多個COM對象可以鏈接起來形成應用程序或組件系統(tǒng)。組件可以在運行時刻，并在不被重新鏈接或編譯應用程序的情況下被卸下或替換掉。

要實現基于COM標準的跨平臺輕量級組件，需要滿足三個條件：

一是源代碼級跨平臺，可以在LINUX和WINDOWS上使用；

二是像容器一樣的管理組件DLL／SO；

三是功能組件化。

在工控系統(tǒng)組態(tài)過程中，通常存在著人際界面軟件開發(fā)周期長，維護困難，升級不便等缺點，為了增強組態(tài)軟件的行業(yè)競爭力，希望從軟件開發(fā)模式上改變當前系統(tǒng)軟件的缺陷，同時為了適應系統(tǒng)軟件跨平臺的需要，根據COM標準組件技術，并結合QT、以及組態(tài)人機界面軟件自身的特點，可以實現輕量級組件技術。本文所述的輕量級組件技術就是以COM標準為基礎的，并根據實際的應用環(huán)境做了某些改變。

1  輕量級組件各部分的協(xié)作關系

跨平臺輕量級組件技術可以COM標準為基礎來實現，可先定制Com庫，并確定編寫組件的規(guī)范。

輕量級組件技術使用的是分層結構，該結構通?？煞譃榭蛻舳恕om庫、組件端三個層。圖1所示是其輕量級組件的結構圖。其中，組件端用于提供功能和接口；COM庫負責組件和客戶端的通信，客戶端則通過Com庫創(chuàng)建組件，并調用組件接口。 
 

它們三部分一般通過接口進行通信，其具體過程如圖2所示。

在實際應用中，Com庫一般可由圖3所示兩部分構成。實際上，圖3中的Comku是一個動態(tài)庫，負責提供最核心的功能：ExtensionSystem靜態(tài)庫是對Comku的封裝，為了使用方便，它同時提供了生成插件接口的宏以及CPluginManager類中的接口函數。下文中如不特別指明，Com庫均表示單一的動態(tài)庫。

整個組態(tài)的人機界面軟件是在QT中實現的，因此組件的核心庫也需要使用QT來實現。QT是一個多平臺的C++圖形用戶界面應用程序框架。它可以提供給應用程序開發(fā)者建立藝術級的圖形用戶界面所需的所有功能。QT是完全面向對象的、很容易擴展、且可支持源代碼的級跨平臺。直接在QT環(huán)境中實現輕量級組件技術，以達到跨平臺的目的。實際上，組件庫本身并不依賴于QT環(huán)境。

2 Com庫的原理及功能

對于使用了輕量級組件技術的應用程序，Com庫主要用來管理插件DLL、創(chuàng)建和銷毀組件指針，它像容器一樣，可以保存當前應用程序中用到的插件信息和接口信息，并在用戶需要的時候返回正確的插件接口指針。

2.1  管理組件的功能

Com庫中可維護兩個鏈表，分別用于存放插件DLL的信息和接口信息。

每次使用Com庫加載的DLL信息都將記錄到插件鏈表中。在為用戶創(chuàng)建接口前，還需要查詢插件鏈表，以判斷該插件是否已經被加載，如已加載，便可直接使用，不需要重新加載，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)開銷。由于在應用中加載的插件數目有限，因此，查詢鏈表花費的時間代價可以忽略，圖4所示為存放插件信息的結構。其中CLASS_TABLE結構存放插件DLL的信息。接口鏈表可用來保存成功返回給用戶的插件接口。用戶申請接口時，Com庫先在接口鏈表中查找該接口，如果已經存在，則直接返回，這樣可以節(jié)省創(chuàng)建接口的時間，也可以有效地控制接口對象的數目。

圖5所示是CIMPL結構用于存放插件接口的信息。

釋放這兩個鏈表的過程就是釋放組件資源的過程。在COM標準中，資源管理是通過一個由接口自己負責的資源計數器完成的。在輕量級組件技術中，根據應用需要，每個接口只需要一個接口指針，而不需要資源計數器，釋放資源的任務由Com庫完成。當應用程序關閉時，可將兩個資源鏈表中的接口對象刪除，并將組件DLL／SO卸載。

2.2  創(chuàng)建插件接口指針

Com庫的核心功能就是創(chuàng)建組件接口指針。

創(chuàng)建組件接口指針的函數為CoCreateInstance，它具有圖6所示的三個參數。其創(chuàng)建過程如圖7所示。

2.3 ExtensionSystem靜態(tài)庫

ExtensionSystem靜態(tài)庫中已加載了Com庫，并將Com庫的創(chuàng)建接口指針函數封裝成接口。這樣，客戶端在使用時，就不需要關注Com庫的具體位置，而可以直接調用ExtensionSystem的接口來獲取插件接口指針。

2.4  配置文件

配置文件主要用來標識當前程序所需要加載的組件，以及組件的位置。配置文件可分為兩部分：

第一部分用于標識加載的組件和加載順序；第二部分用于標識組件的位置。圖8所示是配置文件的信息示意圖。

DLL／SO組件編寫規(guī)則

輕量級組件技術要求組件DLL／SO應按照約定的格式編寫，只有組件庫加載后，才能為客戶端創(chuàng)建組件接口指針。

一個類似于IUnknown的基接口，通常是所有接口都需要繼承的，其代碼如下：

Release函數可用來釋放組件接口對象。

每個DU／SO中都需要有一個類實現IPlugin接口，該類稱為組件類，Init函數在ExtensionSysten中被調用時，可以在其中完成組件的初始化工作，其具體代碼如下：

   
每個組件DLL／SO都需要導出一個創(chuàng)建接口的函數，形式如下：

4  結束語

QT本身提供有插件機制，但是，加載方式對用戶是不可見的，因此，出現問題后，往往不利于調試。而本文所述的組件編寫方式和加載方式使用約定的形式，這種形式并不局限于QT中，而是在支持標準c++的編譯環(huán)境中都可以使用，因而是一種通用的輕量級組件技術。