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

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，我显式地将 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
}

问题是为什么可以我不是只是复制这个吗？

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

文档通常说，如果我执行后者，我将违反对同一对象的 QueryInterface() 的任何调用都必须返回完全相同的值的要求。

我不太明白。他们是否意味着，如果我为 IInterface2 QI() 并通过该指针调用 QueryInterface()，C++ 将传递 this 与如果我为 IInterface2 QI() 略有不同，因为 C++ 每次都会创建 this 指向子对象？

Answer 1

问题是 *ppv 通常是 void* - 直接将 this 分配给它只会采用现有的 this > 指针并赋予 *ppv 它的值（因为所有指针都可以转换为 void*）。

这对于单继承来说不是问题，因为对于单继承，所有类的基指针始终相同（因为虚函数表只是针对派生类进行了扩展）。

然而，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，具体取决于您正在讨论的分支。

因此，您需要转换 this 指针，以确保编译器将正确的基指针（对于正确的 vtable）放入 *ppv 中。

下面是单继承的示例：

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

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

vtable for A:

[0] fa0
[1] fa1

vtable for B:

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

请注意，如果您有 B vtable 并且将其视为 A vtable，那么它就可以工作 - A 成员的偏移量正是您所期望的。

下面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;
};

C 的 vtable：

[0] fc0
[1] fc1

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 - 您可以不要依赖它）。但是 - 如果在调用 c0 时将 D vtable 视为 C （编译器期望在 vtable 的槽 0 中），那么您'会突然呼叫a0！

当您在 D 上调用 c0 时，编译器实际上会传递一个假的 this 指针，该指针具有一个看起来应有的 vtable对于C。

因此，当您在 D 上调用 C 函数时，它需要调整 vtable 以指向 D 对象的中间（在 D 处） >@C vtable) 在调用函数之前。

Answer 2

您正在进行 COM 编程，因此在了解 QueryInterface 为何以这种方式实现之前，需要回忆一下有关代码的一些事项。

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. 当某些对象在您的对象上调用 QueryInterface(IID_IUnknown, (void**)&intf) 时，intf 将被声明为类型 IUnknown*。
3. 您的对象有多个“视图”（接口指针），并且可以通过其中任何一个调用 QueryInterface。

由于第 3 点，QueryInterface 定义中的 this 值可能会有所不同。通过 IInterface1 指针调用该函数，this 将具有与通过 IInterface2 指针调用时不同的值。无论哪种情况，由于第 #1 点，this 都将保存类型为 IUnknown* 的有效指针，因此如果您只需分配 *ppv = this ，调用者会很高兴，从 C++ 的角度来看。您将把 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 比普通 C++ 拥有更强的规则。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，无论使用该对象的哪个“视图”来调用查询。因此，您的对象始终将 this 分配给 *ppv 是不够的。有时调用者会获得 IInterface1 版本，有时他们会获得 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 梯子检查所有支持的接口，但其中一个条件将检查两个接口，而不是仅一个，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并不重要，只要对象仍然存在时分组不会更改，但您确实必须出去实现这一目标的方法。