吕 思 伟 ---- 潘 爱 民 :: ATL 介 绍( 一)

ATL 介 绍( 一)

吕 思 伟 ---- 潘 爱 民

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一、 什 么 是ATL

---- 1 ．COM 的 发 展 及 其 局 限 性

---- 自 从1993 年Microsoft 首 次 公 布 了COM 技 术 以 后，Windows 平 台 上 的 开 发 模 式 发 生 了 巨 大 的 变 化， 以COM 为 基 础 的 一 系 列 软 件 组 件 化 技 术 将Windows 编 程 带 入 了 组 件 化 时 代。 广 大 开 发 人 员 在 为COM 带 来 的 软 件 组 件 化 趋 势 欢 欣 鼓 舞 的 同 时， 对 于COM 开 发 技 术 的 难 度 和 烦 琐 的 细 节 也 感 到 极 其 的 不 便。COM 编 程 一 度 被 视 为 一 种 高 不 可 攀 的 技 术， 令 人 望 而 却 步。 开 发 人 员 希 望 能 够 有 一 种 方 便 快 捷 的COM 开 发 工 具， 提 高 开 发 效 率， 更 好 地 利 用 这 项 技 术。

---- 针 对 这 种 情 况，Microsoft 公 司 在 推 出COM SDK 以 后， 为 简 化COM 编 程， 提 高 开 发 效 率， 采 取 了 许 多 方 案， 特 别 是 在MFC（Microsoft Foundation Class） 中 加 入 了 对COM 和OLE 的 支 持。 但 是 随 着Internet 的 发 展， 分 布 式 的 组 件 技 术 要 求COM 组 件 能 够 在 网 络 上 传 输， 而 又 尽 量 节 约 宝 贵 的 网 络 带 宽 资 源。 采 用MFC 开 发 的COM 组 件 由 于 种 种 限 制 不 能 很 好 地 满 足 这 种 需 求， 因 此Microsoft 在1995 年 又 推 出 了 一 种 全 新 的COM 开 发 工 具 — —ATL。

---- ATL 是ActiveX Template Library 的 缩 写， 它 是 一 套C++ 模 板 库。 使 用ATL 能 够 快 速 地 开 发 出 高 效、 简 洁 的 代 码， 同 时 对COM 组 件 的 开 发 提 供 最 大 限 度 的 代 码 自 动 生 成 以 及 可 视 化 支 持。 为 了 方 便 使 用， 从Microsoft Visual C++ 5.0 版 本 开 始，Microsoft 把ATL 集 成 到Visual C++ 开 发 环 境 中。1998 年9 月 推 出 的Visual Studio 6.0 集 成 了ATL 3.0 版 本。 目 前，ATL 已 经 成 为Microsoft 标 准 开 发 工 具 中 的 一 个 重 要 成 员， 日 益 受 到C++ 开 发 人 员 的 重 视。

---- ATL 究 竟 给 开 发 人 员 带 来 了 什 么 样 的 益 处 呢 ？ 这 要 先 从ATL 产 生 以 前 的COM 开 发 方 式 说 起。

---- 在ATL 产 生 以 前， 开 发COM 组 件 的 方 法 主 要 有 两 种： 一 是 使 用COM SDK 直 接 开 发COM 组 件， 另 一 种 方 式 是 通 过MFC 提 供 的COM 支 持 来 实 现。

---- 直 接 使 用COM SDK 开 发COM 组 件 是 最 基 本 也 是 最 灵 活 的 方 式。 通 过 使 用Microsoft 提 供 的 开 发 包， 我 们 可 以 直 接 编 写COM 程 序。 但 是， 这 种 开 发 方 式 的 难 度 和 工 作 量 都 很 大， 一 方 面， 要 求 开 发 者 对 于COM 的 技 术 原 理 具 有 比 较 深 入 的 了 解（ 虽 然 对 技 术 本 身 的 深 刻 理 解 对 使 用 任 何 一 种 工 具 都 是 非 常 有 益 的， 但 对 于COM 这 样 一 整 套 复 杂 的 技 术 而 言， 在 短 时 间 内 完 全 掌 握 是 很 难 的）； 另 一 方 面， 直 接 使 用COM SDK 要 求 开 发 人 员 自 己 去 实 现COM 应 用 的 每 一 个 细 节， 完 成 大 量 的 重 复 性 工 作。 这 样 做 的 结 果 是， 不 仅 降 低 了 工 作 效 率， 同 时 也 使 开 发 人 员 不 得 不 把 许 多 精 力 投 入 到 与 应 用 需 求 本 身 无 关 的 技 术 细 节 中。 虽 然 这 种 开 发 方 式 对 于 某 些 特 殊 的 应 用 很 有 必 要， 但 这 种 编 程 方 式 并 不 符 合 组 件 化 程 序 设 计 方 法 所 倡 导 的 可 重 用 性， 因 此， 直 接 采 用COM SDK 不 是 一 种 理 想 的 开 发 方 式。

---- 使 用MFC 提 供 的COM 支 持 开 发COM 应 用 可 以 说 在 使 用COM SDK 基 础 上 提 高 了 自 动 化 程 度， 缩 短 了 开 发 时 间。MFC 采 用 面 向 对 象 的 方 式 将COM 的 基 本 功 能 封 装 在 若 干MFC 的C++ 类 中， 开 发 者 通 过 继 承 这 些 类 得 到COM 支 持 功 能。 为 了 使 派 生 类 方 便 地 获 得COM 对 象 的 各 种 特 性，MFC 中 有 许 多 预 定 义 宏， 这 些 宏 的 功 能 主 要 是 实 现COM 接 口 的 定 义 和 对 象 的 注 册 等 通 常 在COM 对 象 中 要 用 到 的 功 能。 开 发 者 可 以 使 用 这 些 宏 来 定 制COM 对 象 的 特 性。

---- 另 外， 在MFC 中 还 提 供 对Automation 和ActiveX Control 的 支 持， 对 于 这 两 个 方 面，Visual C++ 也 提 供 了 相 应 的AppWizard 和ClassWizard 支 持， 这 种 可 视 化 的 工 具 更 加 方 便 了COM 应 用 的 开 发。

---- MFC 对COM 和OLE 的 支 持 确 实 比 手 工 编 写COM 程 序 有 了 很 大 的 进 步。 但 是MFC 对COM 的 支 持 还 不 够 完 善 和 彻 底， 例 如 对COM 接 口 定 义 的IDL 语 言，MFC 并 没 有 任 何 支 持， 此 外 对 于 近 些 年 来COM 和ActiveX 技 术 的 新 发 展MFC 也 没 有 提 供 灵 活 的 支 持。 这 是 由MFC 设 计 的 基 本 出 发 点 决 定 的。MFC 被 设 计 成 对Windows 平 台 编 程 开 发 的 面 向 对 象 的 封 装， 自 然 要 涉 及Windows 编 程 的 方 方 面 面，COM 作 为Windows 平 台 编 程 开 发 的 一 个 部 分 也 得 到MFC 的 支 持， 但 是MFC 对COM 的 支 持 是 以 其 全 局 目 标 为 出 发 点 的， 因 此 对COM 的 支 持 必 然 要 服 从 其 全 局 目 标。 从 这 个 方 面 而 言，MFC 对COM 的 支 持 不 能 很 好 地 满 足 开 发 者 的 要 求。

---- 随 着Internet 技 术 的 发 展，Microsoft 将ActiveX 技 术 作 为 其 网 络 战 略 的 一 个 重 要 组 成 部 分 大 力 推 广， 然 而 使 用MFC 开 发 的ActiveX Control， 代 码 冗 余 量 大， 即 所 谓 的“ 肥 代 码”（Fat Code）， 而 且 必 须 要 依 赖 于MFC 的 运 行 时 刻 库 才 能 正 确 地 运 行。 虽 然MFC 的 运 行 时 刻 库 只 有 部 分 功 能 与COM 有 关， 但 是 由 于MFC 的 继 承 实 现 的 本 质，ActiveX Control 必 须 背 负 运 行 时 刻 库 这 个 沉 重 的 包 袱。 如 果 采 用 静 态 连 接MFC 运 行 时 刻 库 的 方 式， 这 将 使ActiveX Control 代 码 过 于 庞 大， 在 网 络 上 传 输 时 将 占 据 宝 贵 的 网 络 带 宽 资 源； 如 果 采 用 动 态 连 接MFC 运 行 时 刻 库 的 方 式， 这 将 要 求 浏 览 器 一 方 必 须 具 备MFC 的 运 行 时 刻 库 支 持。 总 之，MFC 对COM 技 术 的 支 持 在 网 络 应 用 的 环 境 下 也 显 得 很 不 灵 活。

---- 2 ．ATL 的 目 标

---- 解 决 上 述COM 开 发 方 法 中 的 问 题 正 是ATL 的 基 本 目 标。

---- 首 先，ATL 的 基 本 目 标 就 是 使COM 应 用 开 发 尽 可 能 地 自 动 化， 这 个 基 本 目 标 就 决 定 了ATL 只 面 向COM 开 发 提 供 支 持。 目 标 的 明 确 使ATL 对COM 技 术 的 支 持 达 到 淋 漓 尽 致 的 地 步。 对COM 开 发 的 任 何 一 个 环 节 和 过 程，ATL 都 提 供 支 持， 并 将 与COM 开 发 相 关 的 众 多 工 具 集 成 到 一 个 统 一 的 编 程 环 境 中。 对 于COM/ActiveX 的 各 种 应 用，ATL 也 都 提 供 了 完 善 的Wizard 支 持。 所 有 这 些 都 极 大 地 方 便 了 开 发 者 的 使 用， 使 开 发 者 能 够 把 注 意 力 集 中 在 与 应 用 本 身 相 关 的 逻 辑 上。

---- 其 次，ATL 因 其 采 用 了 特 定 的 基 本 实 现 技 术， 摆 脱 了 大 量 冗 余 代 码， 使 用ATL 开 发 出 来 的COM 应 用 的 代 码 简 练 高 效， 即 所 谓 的“ 瘦 代 码”（Slim Code）。ATL 在 实 现 上 尽 可 能 采 用 优 化 技 术， 甚 至 在 其 内 部 提 供 了 所 有C/C++ 开 发 的 程 序 所 必 须 具 有 的C 启 动 代 码 的 替 代 部 分。 同 时ATL 产 生 的 代 码 在 运 行 时 不 需 要 依 赖 于 类 似MFC 程 序 所 需 要 的 庞 大 的 代 码 模 块， 包 含 在 最 终 模 块 中 的 功 能 是 用 户 认 为 最 基 本 和 最 必 需 的。 这 些 措 施 使 采 用ATL 开 发 的COM 组 件( 包 括ActiveX Control) 可 以 在 网 络 环 境 下 实 现 应 用 的 分 布 式 组 件 结 构。

---- 第 三，ATL 的 各 个 版 本 对Microsoft 的 基 于COM 的 各 种 新 的 组 件 技 术 如MTS、ASP 等 都 有 很 好 的 支 持，ATL 对 新 技 术 的 反 应 速 度 大 大 快 于MFC。ATL 已 经 成 为Microsoft 支 持COM 应 用 开 发 的 主 要 开 发 工 具， 因 此COM 技 术 方 面 的 新 进 展 在 很 短 的 时 间 内 都 会 在ATL 中 得 到 反 映。 这 使 开 发 者 使 用ATL 进 行COM 编 程 可 以 得 到 与 直 接 使 用COM SDK 编 程 同 样 的 灵 活 性 和 强 大 的 功 能。

---- 本 文 的 目 的 就 是 希 望 在 有 限 的 篇 幅 中 能 够 使 读 者 对ATL 的 使 用 和 基 本 原 理 有 一 个 初 步 的 了 解， 为 广 大 的COM 开 发 人 员 更 好 地 使 用ATL 开 发 起 到 抛 砖 引 玉 的 作 用。

二、ATL 基 本 技 术

---- 虽 然 使 用ATL 开 发COM 应 用 是 一 件 非 常 简 单 的 事 情， 但 是 在ATL 简 单 易 用 的 界 面 后 面 却 包 含 着 复 杂 的 技 术。 面 对ATL 生 成 的 大 量 代 码， 我 们 即 使 不 去 深 入 地 了 解 这 些 代 码 的 含 义 也 可 以 开 发 出COM 应 用 来， 但 是 如 果 我 们 要 充 分 地 挖 掘ATL 的 潜 力， 开 发 出 更 灵 活、 强 大 的COM 应 用， 则 必 须 对ATL 使 用 的 基 本 技 术 有 所 了 解。 研 究ATL 的 实 质 最 好 的 教 材 就 是 由Visual C++ 提 供 的ATL 源 代 码。 本 文 这 一 部 分 只 是 对ATL 中 用 到 的 最 基 本 的 技 术 进 行 简 单 的 介 绍。

---- 简 单 地 说 来，ATL 中 所 使 用 的 基 本 技 术 包 括 以 下 几 个 方 面：

• COM 技 术
  
• C++ 模 板 类 技 术(Template)
  
• C++ 多 继 承 技 术(Multi-Inheritance)

---- COM 技 术 是 理 解ATL 的 基 础， 使 用ATL 进 行 开 发 要 对COM 技 术 的 基 本 概 念 有 最 低 限 度 的 了 解。 由 于COM 是 一 项 非 常 复 杂 庞 大 的 技 术 体 系， 限 于 本 文 的 篇 幅， 这 里 不 再 赘 述。 对 于 本 文 中 提 到 的COM 基 本 概 念 也 不 做 过 多 的 解 释， 请 读 者 参 阅 有 关 的 参 考 书 籍。 作 为ATL 最 核 心 的 实 现 技 术 的 模 板 是 对 标 准C++ 语 言 的 扩 展， 但 是 在 大 多 数 的C++ 编 程 环 境 中， 人 们 很 少 使 用 它， 这 是 因 为 模 板 的 功 能 虽 然 很 强， 但 是 它 内 部 机 制 比 较 复 杂， 需 要 比 较 多 的C++ 知 识 和 经 验 才 能 灵 活 地 使 用 它。 在MFC 中 的CObjectArray 等 功 能 类 就 是 由 模 板 来 定 义 的。 完 全 通 过 模 板 来 定 义 程 序 的 整 体 类 结 构，ATL 是 迄 今 为 止 做 得 最 为 成 功 的。

---- 所 谓 模 板 类 简 单 地 说 是 对 类 的 抽 象。 我 们 知 道C++ 语 言 用 类 定 义 了 构 造 对 象( 这 里 指C++ 对 象 而 不 是COM 对 象) 的 方 式， 对 象 是 类 的 实 例， 而 模 板 类 定 义 的 是 类 的 构 造 方 式， 使 用 模 板 类 定 义 实 例 化 的 结 果 产 生 的 是 不 同 的 类。 因 此 可 以 说 模 板 类 是“ 类 的 类”。 （ 未 完 待 续）

---- （ 作 者 地 址： 北 京 大 学 计 算 机 科 学 技 术 研 究 所，100871； 收 稿 日 期：1999.08）

---- 责 任 编 辑； 许 菊 芳 [e-mail]

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