COM 组件设计与应用(一)
起源及复合文件
作者:杨老师
一、前言
公元一九九五年某个夜黑风高的晚上,我的一位老师跟我说:“小杨呀,以后写程序就和搭积木一样啦。你赶快学习一些OLE的技术吧......”,当时我心里就寻思 :“开什么玩笑?搭积木方式写程序?再过100年吧......”,但作为一名听话的好学生,我开始在书店里“踅摸”(注1)有关OLE的书籍(注2)。功夫不负有心人,终于买到了我的第一本COM书《OLE2 高级编程技术》,这本800多页的大布头花费了我1/5的月工资呀......于是开始日夜耕读.....
功夫不负有心人,我坚持读完了全部著作,感想是:这本书,在说什么呐?
功夫不负有心人,我又读完了一遍大布头,感想是:咳~~~,没懂!
功夫不负有心人,我再,我再,我再读 ... 感想是:哦~~~,读懂了一点点啦,哈哈哈。
...... ......
功夫不负有心人,我终于,我终于懂了。
800页的书对现在的我来说,其实也就10几页有用。到这时候才体会出什么叫“书越读越薄”的道理了。到后来,能买到的书也多了,上网也更方便更便宜了......
为了让VCKBASE上的朋友,不再经历我曾经的痛苦、不再重蹈我“无头苍蝇”般探索的艰辛、为了VCKBASE的蓬勃发展、为了中国软件事业的腾飞(糟糕,吹的太也高了)......我打算节约一些在 BBS 上赚分的时间,写个系列论文,就叫“COM组件设计与应用”吧。今天是第一部分——起源。
二、文件的存储
传说350年前,牛顿被苹果砸到了头,于是发现了万有引力。但到了二十一世纪的现在,任何一个技术的发明和发展,已经不再依靠圣人灵光的一闪。技术的进步转而是被社会的需求、商业的利益、竞争的压力、行业的渗透等推动的。微软在Windows平台上的组件技术也不例外,它的发明,有其必然因素。什么是这个因素那?答案是——文件的存储。
打开记事本程序,输入了一篇文章后,保存。——这样的文件叫“非结构化文件”;
打开电子表格程序,输入一个班的学生姓名和考试成绩,保存。——这样的文件叫“标准结构化文件”;
在我们写的程序中,需要把特定的数据按照一定的结构和顺序写到文件中保存。——这样的文件叫“自定义结构化文件”;(比如 *.bmp 文件)
以上三种类型的文件,大家都见的多了。那么文件存储就依靠上述的方式能满足所有的应用需求吗?恩~~~,至少从计算机发明后的50多年来,一直是够用的了。嘿嘿,下面看看商业利益的推动作用,对文件 的存储形式产生了什么变化吧。30岁以上的朋友,我估计以前都使用过以下几个著名的软件:WordStar(独霸DOS下的英文编辑软件),WPS(裘伯君写的中文编辑软件,据说当年的市场占有率高达90%,各种计算机培训班的必修课程),LOTUS-123(莲花公司出品的电子表格软件)......
微软在成功地推出 Windows 3.1 后,开始垂涎桌面办公自动化软件领域。微软的 OFFICE 开发部门,各小组分别独立地开发了 WORD 和 EXCEL 等软件,并采用“自定义结构”方式,对文件进行存储。在激烈的市场竞争下,为了打败竞争对手,微软自然地产生了一个念头------如果我能在 WORD 程序中嵌入 EXCEL,那么用户在购买了我 WORD 软件的情况下,不就没有必要再买 LOTUS-123 了吗?!“恶毒”(中国微软的同志们看到了这个词,不要激动,我是加了引号的呀)的计划产生后,他们开始了实施工作,这就是 COM 的前身 OLE 的起源(注3)。但立刻就遇到了一个严重的技术问题:需要把 WORD 产生的 DOC 文件和 EXCEL 产生的 XLS 文件保存在一起。
方案 |
优点 |
缺点 |
建立一个子目录,把 DOC、XLS 存储在这同一个子目录中。 | 数据隔离性好,WORD 不用了解 EXCEL 的存储结构;容易扩展。 | 结构太松散,容易造成数据的损坏或丢失。 不易携带。 |
修改文件存储结构,在DOC结构基础上扩展出包容 XLS 的结构。 | 结构紧密,容易携带和统一管理。 | WORD 的开发人员需要通晓 EXCEL 的存储格式;缺少扩展性,总不能新加一个类型就扩展一下结构吧?! |
以上两个方案,都有严重的缺陷,怎么解决那?如果能有一个新方案,能够合并前两个方案的优点,消灭缺点,该多好呀......微软是作磁盘操作系统起家的,于是很自然地他们提出了一个非常完美的设计方案,那就是把磁盘文件的管理方式移植到文件中了------复合文件,俗称“文件中的文件系统”。连微软当年都没有想到,就这么一个简单的想法,居然最后就演变出了 COM 组件程序设计的方法。可以说,复合文件是 COM 的基石。下图是磁盘文件组织方式与复合文件组织方式的类比图:
图一、左侧表示一个磁盘下的文件组织方式,右侧表示一个复合文件内部的数据组织方式。
三、复合文件的特点
四、浏览复合文件
VC6.0 附带了一个工具软件“复合文件浏览器”,文件名是“vc目录/Common/Tools/DFView.exe”。为了方便使用该程序,可以把它加到工具(tools)菜单中。方法是:Tools/Customize.../Tools卡片中增加新的项目。运行 DFView.exe,就可以打开一个复合文件进行观察了(注4)。但奇怪的是,在 Microsoft Visual Studio .NET 2003 中,我反而找不到这个工具程序了,汗!不过这恰好提供给大家一个练习的机会,在你阅读完本篇文章并掌握了编程方法后,自己写一个“复合文件浏览编辑器”程序,又练手了,还有实用的价值。
五、复合文件函数
复合文件的函数和磁盘目录文件的操作非常类似。所有这些函数,被分为3种类型:WIN API 全局函数,存储 IStorage 接口函数,流 IStream 接口函数。什么是接口?什么是接口函数?以后的文章中再陆续介绍,这里大家只要把“接口”看成是完成一组相关操作功能的函数集合就可以了。
WIN API 函数 |
功能说明 |
StgCreateDocfile() | 建立一个复合文件,得到根存储对象 |
StgOpenStorage() | 打开一个复合文件,得到根存储对象 |
StgIsStorageFile() | 判断一个文件是否是复合文件 |
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IStorage 函数 |
功能说明 |
CreateStorage() | 在当前存储中建立新存储,得到子存储对象 |
CreateStream() | 在当前存储中建立新流,得到流对象 |
OpenStorage() | 打开子存储,得到子存储对象 |
OpenStream() | 打开流,得到流对象 |
CopyTo() | 复制存储下的所有对象到目标存储中,该函数可以实现“整理文件,释放碎片空间”的功能 |
MoveElementTo() | 移动对象到目标存储中 |
DestoryElement() | 删除对象 |
RenameElement() | 重命名对象 |
EnumElements() | 枚举当前存储中所有的对象 |
SetElementTimes() | 修改对象的时间 |
SetClass() | 在当前存储中建立一个特殊的流对象,用来保存CLSID(注5) |
Stat() | 取得当前存储中的系统信息 |
Release() | 关闭存储对象 |
IStream 函数 |
功能说明 |
Read() | 从流中读取数据 |
Write() | 向流中写入数据 |
Seek() | 定位读写位置 |
SetSize() | 设置流尺寸。如果预先知道大小,那么先调用这个函数,可以提高性能 |
CopyTo() | 复制流数据到另一个流对象中 |
Stat() | 取得当前流中的系统信息 |
Clone() | 克隆一个流对象,方便程序中的不同模块操作同一个流对象 |
Release() | 关闭流对象 |
WIN API 补充函数 | 功能说明 |
WriteClassStg() | 写CLSID到存储中,同IStorage::SetClass() |
ReadClassStg() | 读出WriteClassStg()写入的CLSID,相当于简化调用IStorage::Stat() |
WriteClassStm() | 写CLSID到流的开始位置 |
ReadClassStm() | 读出WriteClassStm()写入的CLSID |
WriteFmtUserTypeStg() | 写入用户指定的剪贴板格式和名称到存储中 |
ReadFmtUserTypeStg() | 读出WriteFmtUserTypeStg()写入的信息。方便应用程序快速判断是否是它需要的格式数据。 |
CreateStreamOnHGlobal() | 内存句柄 HGLOBAL 转换为流对象 |
GetHGlobalFromStream() | 取得CreateStreamOnHGlobal()调用中使用的内存句柄 |
为了让大家快速地浏览和掌握基本方法,上面所列表的函数并不是全部,我省略了“事务”函数和未实现函数部分。更全面的介绍,请阅读 MSDN。
下面程序片段,演示了一些基本函数功能和调用方法。
示例一:建立一个复合文件,并在其下建立一个子存储,在该子存储中再建立一个流,写入数据。
void SampleCreateDoc() { ::CoInitialize(NULL); // COM 初始化 // 如果是MFC程序,可以使用AfxOleInit()替代 HRESULT hr; // 函数执行返回值 IStorage *pStg = NULL; // 根存储接口指针 IStorage *pSub = NULL; // 子存储接口指针 IStream *pStm = NULL; // 流接口指针 hr = ::StgCreateDocfile( // 建立复合文件 L"c://a.stg", // 文件名称 STGM_CREATE | STGM_WRITE | STGM_SHARE_EXCLUSIVE, // 打开方式 0, // 保留参数 &pStg); // 取得根存储接口指针 ASSERT( SUCCEEDED(hr) ); // 为了突出重点,简化程序结构,所以使用了断言。 // 在实际的程序中则要使用条件判断和异常处理 hr = pStg->CreateStorage( // 建立子存储 L"SubStg", // 子存储名称 STGM_CREATE | STGM_WRITE | STGM_SHARE_EXCLUSIVE, 0,0, &pSub); // 取得子存储接口指针 ASSERT( SUCCEEDED(hr) ); hr = pSub->CreateStream( // 建立流 L"Stm", // 流名称 STGM_CREATE | STGM_WRITE | STGM_SHARE_EXCLUSIVE, 0,0, &pStm); // 取得流接口指针 ASSERT( SUCCEEDED(hr) ); hr = pStm->Write( // 向流中写入数据 "Hello", // 数据地址 5, // 字节长度(注意,没有写入字符串结尾的/0) NULL); // 不需要得到实际写入的字节长度 ASSERT( SUCCEEDED(hr) ); if( pStm ) pStm->Release();// 释放流指针 if( pSub ) pSub->Release();// 释放子存储指针 if( pStg ) pStg->Release();// 释放根存储指针 ::CoUninitialize() // COM 释放 // 如果使用 AfxOleInit(),则不调用该函数 }
图二、运行示例程序一后,使用 DFView.exe 打开观察复合文件的效果图
示例二:打开一个复合文件,枚举其根存储下的所有对象。
#include <atlconv.h> // ANSI、MBCS、UNICODE 转换 void SampleEnum() { // 假设你已经做过 COM 初始化了 LPCTSTR lpFileName = _T( "c://a.stg" ); HRESULT hr; IStorage *pStg = NULL; USES_CONVERSION; // (注6) LPCOLESTR lpwFileName = T2COLE( lpFileName ); // 转换T类型为宽字符 hr = ::StgIsStorageFile( lpwFileName ); // 是复合文件吗? if( FAILED(hr) ) return; hr = ::StgOpenStorage( // 打开复合文件 lpwFileName, // 文件名称 NULL, STGM_READ | STGM_SHARE_DENY_WRITE, 0, 0, &pStg); // 得到根存储接口指针 IEnumSTATSTG *pEnum=NULL; // 枚举器 hr = pStg->EnumElements( 0, NULL, 0, &pEnum ); ASSERT( SUCCEEDED(hr) ); STATSTG statstg; while( NOERROR == pEnum->Next( 1, &statstg, NULL) ) { // statstg.type 保存着对象类型 STGTY_STREAM 或 STGTY_STORAGE // statstg.pwcsName 保存着对象名称 // ...... 还有时间,长度等很多信息。请查看 MSDN ::CoTaskMemFree( statstg.pwcsName ); // 释放名称所使用的内存(注6) } if( pEnum ) pEnum->Release(); if( pStg ) pStg->Release(); }
六、小结
复合文件,结构化存储,是微软组件思想的起源,在此基础上继续发展出了持续性、命名、ActiveX、对象嵌入、现场激活......一系列的新技术、新概念。因此理解和掌握 复合文件是非常重要的,即使在你的程序中并没有全面使用组件技术,复合文件技术也是可以单独被应用的。祝大家学习快乐,为社会主义软件事业而奋斗:-)
留作业啦......
作业1:写个小应用程序,从 MSWORD 的 doc 文件中,提取出附加信息(作者、公司......)。
作业2:写个全功能的“复合文件浏览编辑器”。
注1:踅摸(xuemo),动词,北方方言,寻找搜索的意思。
注2:问:为什么不上网查资料学习?
答:开什么国际玩笑!在那遥远的1995年代,我的500块工资,不吃不喝正好够上100小时的Internet网。
注3:OLE,对象的连接与嵌入。
注4:可以用 DFView.exe 打开 MSWORD 的 DOC 文件进行复合文件的浏览。但是该程序并没有实现国际化,不能打开中文文件名的复合文件,因此需要改名后才能浏览。
注5:CLSID,在后续的文章中介绍。
注6:关于 COM 中内存使用的问题,在后续的文章中介绍。
第一个例子调试成功:)
需要建立一个win32 控制台应用程序并且包含头文件
#define _WIN32_WINNT 0x0500
#include <ole2.h>
#include <assert.h>
在第二个实例中需要加头文件
#include <atlbase.h>
#include <atlconv.h>
引用于:http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=1483