深入分析D语言接口与COM接口的关系

    前两天为了解决dxpcom项目中遇到的xpcom接口兼容性问题，看了一下DMD编译器的源码，对D的接口有了一些了解，现在总结出来，备忘。

    D中有了专门用于标识接口的关键字interface，而不用象C++中使用抽象类来代替。

interface ITest
{
int test();
}

class ITest
{
int test()=0;
}

    而D中的接口与C++中的接口不同之处是，D中的接口仍然含有ClassInfo，存放在虚表的0项上。

    从DMD的源码中可以得知，D中的类，接口都在虚表的0项上保存了ClassInfo指针。
    这样，D中的接口是无法与C++接口兼容的，则D就无法调用Windows的COM对象，至少是无法“优雅”的调用（仍然可以使用struct进行二进制兼容代替）。

    为了解决这个问题，DMD就需要能够表示出与C++兼容的COM接口，即需要一个虚表是"干净"的接口。又由于，从一个COM接口继承的接口仍然是一个COM接口，而COM模型的实现上又恰好定义了一个“IUnknown”根接口(COM体系中的所有的接口都是继承了IUnknown)。

    所以，出于简单实现的原则，DMD区分一个接口是D接口还是COM接口，关键就是判断这个接口是不是叫做IUnknown，以及这个接口是否继承自IUnknown,虽然接口都是通过Interface关键字声明。更有趣的是，DMD仅仅判断接口的名字是否为"IUnknown"而根本不管接口中的方法如何定义。

    以上所述内容在进行Windows COM编程时，几乎不会被察觉，因为Windows的所有接口都是继承自IUnknown，只要正常使用就可以了。

    而在进行Mozilla xpcom编程的时候，xpcom的根接口叫做ISupports,DMD根本就不会认为这是需要编译为C++兼容的COM接口，而仍然会将虚表的0项进行保留，结果给使用者造成了虚表指针偏移了的印象。

    基于D的这个识别COM接口的方式，在dxpcom项目中，qiezi使用了别名的方式进行了变换，既将dxpcom项目中的所有的接口名称进行了优雅的统一，又能够使DMD生成正确的COM接口：

extern(Windows)
interface IUnknown {
  static const char[] IID_STR = NS_ISUPPORTS_IID_STR;
  static const nsIID IID = NS_ISUPPORTS_IID;

  /* void QueryInterface (in nsIIDRef uuid, [iid_is (uuid), retval] out nsQIResult result); */
  nsresult QueryInterface(nsIID * uuid, void * *result);

  /* [noscript, notxpcom] nsrefcnt AddRef (); */
  nsrefcnt AddRef();

  /* [noscript, notxpcom] nsrefcnt Release (); */
  nsrefcnt Release();

}

alias IUnknown nsISupports;

   这个现象同时也很好的说明了，D中的别名（alias）在符号的处理方面仅仅是一个符号的替换，同C/C++中的#define的作用相同。

    下面的两段代码就能很好的诠释本文的内容(感谢qiezi提供)

    代码一，无法通过运行期断言，因为接口IInterface仍然为标准D接口，虚表的0项为ClassInfo指针无法被显示的调用，在执行的结果中就表现为虚表进行了偏移。

extern(Windows):   
int test1(IInterface p)   
{   
    return 1;   
}   
  
int test2(IInterface p)   
{   
    return 2;   
}   
  
int test3(IInterface p)   
{   
    return 3;   
}   
  
struct InterfaceVtbl   
{   
extern(Windows):   
    int function(IInterface) test1;   
    int function(IInterface) test2;   
    int function(IInterface) test3;   
}   
  
struct Interface   
{   
    InterfaceVtbl* vtbl;   
  
    InterfaceVtbl vtbl_;   
  
    static Interface opCall()   
    {   
        Interface res;   
        res.vtbl_.test1 = &test1;   
        res.vtbl_.test2 = &test2;   
        res.vtbl_.test3 = &test3;   
        res.vtbl = &res.vtbl_;   
        return res;   
    }   
}   
  
interface IInterface   
{   
    int test1();   
    int test2();   
    int test3();   
}   
  
extern (D):   
  
void main()   
{   
    Interface i = Interface();   
    assert(i.vtbl.test1(cast(IInterface)&i) == 1);   
    assert(i.vtbl.test2(cast(IInterface)&i) == 2);   
    assert(i.vtbl.test3(cast(IInterface)&i) == 3);   
  
    IInterface ii = cast(IInterface)&i;   
    assert(ii.test1() == 1);   
    assert(ii.test2() == 2);   
    assert(ii.test3() == 3);   
}

    代码二，与代码一的结构完全一致，却能够通过运行时断言的检查。唯一的不同仅仅是IInterface的名字换成了IUnknown!!

extern(Windows):   
int test1(IUnknown p)   
{   
    return 1;   
}   
  
int test2(IUnknown p)   
{   
    return 2;   
}   
  
int test3(IUnknown p)   
{   
    return 3;   
}   
  
struct InterfaceVtbl   
{   
extern(Windows):   
    int function(IUnknown) test1;   
    int function(IUnknown) test2;   
    int function(IUnknown) test3;   
}   
  
struct Interface   
{   
    InterfaceVtbl* vtbl;   
  
    InterfaceVtbl vtbl_;   
  
    static Interface opCall()   
    {   
        Interface res;   
        res.vtbl_.test1 = &test1;   
        res.vtbl_.test2 = &test2;   
        res.vtbl_.test3 = &test3;   
        res.vtbl = &res.vtbl_;   
        return res;   
    }   
}   
  
interface IUnknown   
{   
    int test1();   
    int test2();   
    int test3();   
}   
  
extern (D):   
  
void main()   
{   
    Interface i = Interface();   
    assert(i.vtbl.test1(cast(IUnknown)&i) == 1);   
    assert(i.vtbl.test2(cast(IUnknown)&i) == 2);   
    assert(i.vtbl.test3(cast(IUnknown)&i) == 3);   
  
    IUnknown ii = cast(IUnknown)&i;   
    assert(ii.test1() == 1);   
    assert(ii.test2() == 2);   
    assert(ii.test3() == 3);   
}

    另外需要说明的是extern(D)，extern(Windows)，extern(Pascal)等特征，只是用来描述函数的调用约定，与接口的类型无关。
    一句话：D中的类与标准D接口都有ClassInfo在虚表的0项上，而COM接口的虚表是干净的；而将一个接口声明为COM接口的方式为：将这个接口命名为IUnknown或继承自IUnknown。