C#.Net COM交操作性 - 强类型RCW和弱类型CCW详解

RCW (Runtime Callable Wrapper) 是指.Net运行时可调用包装

CCW (COM Callable Wrapper) 是指COM可调用包装

大家在进行COM Interop编程的时候，不知道]是否会见到这样的情况。通常，我们通过TlbImp.exe把一个类型库(Type Library)转换成Interop Assembly。比如在Type Library里面有一个coclass叫做MyComObject，那么在Interop Assembly中也存在一个MyComObjectClass这样一个托管类型。用户可以直接使用这个MyComObjectClass操作 MyComObject这样一个COM对象，比如使用new创建，调用方法，等等。因为MyComObjectClass并不是MyComObject这个COM对象本身，而是像一个代理（Proxy），.NET中我们将其称为RCW (Runtime Callable Wrapper)。但是在有些情况下，在使用某些函数的时候，理论上应该返回一个MyComObjectClass，然而实际返回的却是一个System.__ComObject类型，这是什么原因呢？

事实上，RCW是存在两种类型的，一种是强类型(Strongly Typed)的RCW，另外一种是弱类型的RCW，即System.__ComObject。

所谓强类型的RCW，也就是说这种RCW具有关于这个COM对象实现了那些接口（Interface），有哪些方法等等各种信息，这些信息都在元数据（Metadata）里面，因此你一旦看到这个RCW，就知道这个RCW是何种COM对象。通常情况下，大家遇到的都是强类型的RCW，这主要是因为 TlbImp对强类型的RCW提供了良好的支持。比如上面所提到的MyComObjectClass便是TlbImp生成的一个强类型RCW。对COM编程有基本了解的朋友应该非常清楚，对于COM对象而言，你在操作COM对象的时候（除了调用CoCreateInstanc创建的时候），大部分时候都是不清楚你在和具体哪个COM对象打交道，唯一的信息只是接口。那么.NET/CLR又是如何做到这一点的呢？当然了，我们无需考虑从.NET代码中直接创建强类型RCW的情形，以及从一个托管方法返回一个强类型RCW的情形，因为这两种情况没有歧义，很显然得到的结果均是一个强类型的RCW。我们主要考虑的是，在非托管方法中返回一个接口，CLR是如何知道这个接口是何种对象的。这种情况是最复杂的。

还是举一个例子：假设MyComObject对象实现了ITest接口。然后托管代码调用某个非托管函数（可以是COM对象/接口的函数，也可以是P/Invoke）的原型如下：

ITest *GetTest();

我们首先分析一下，如果用TlbImp来Import这个函数，对应的托管函数的原型是什么。有两种情况：

1. ITest是MyComObject的缺省的接口（default interface），并且没有其他coclass把ITest作为缺省的接口使用。这种情况下，TlbImp会将ITest转变为 MyComObject接口。注意这个接口是由TlbImp生成的一个接口，而非type library本身里面所具有的，当然更不是这个MyComObject对象（MyComObject对象在TlbImp所生成的Interop Assembly中对应的类型是MyComObjectClass）。这个接口可以认为代表了这个COM对象本身，并且TlbImp会用 CoClassAttribute这个属性把两者关联起来。因此最后的结果是：

MyComObject *GetTest();

2. 否则，TlbImp不做任何改变，直接使用原有的函数原型：

ITest *GetTest();

情况#1其实是最简单的情况。原因是，MyComObject接口因为上面标有CoClassAttribute这样一个属性，CLR在做数据转换（Marshalling/Unmarshalling）的时候，知道这个接口是一个coclass interface，也就是一个直接对应一个COM对象的接口，并且可以轻松通过CoClassAttribute找到对应的 MyComObjectClass这个强类型RCW。因此，CLR可以很容易根据这个信息，创建出一个新的强类型RCW的实例（当然也可能发现这个接口的值符合一个已有的RCW，并且直接返回之），也就是MyComObjectClass的实例。

情况#2下，ITest所对应的对象可能有好几种不同情况：

1. MyComObject这个COM对象

2. 另外的非托管COM对象，实现了ITest接口

3. 托管的CCW，实现了ITest接口

CLR是如何对这几种情况作出区分的呢？关键在于IManagedObject接口和IProvideClassInfo接口。

先谈IManagedObject接口。这个接口是.NET定义的，一旦某个对象实现了IManagedObject接口，说明此对象是托管对象，这也正是这个接口命名的由来。除此之外，IManagedObject在.NET Remoting中也起到了相当重要的作用，用于在服务器端获得序列化的缓冲区，然后在客户端反序列化得到原始对象的拷贝或者Proxy，因为与本文关系不大，因此这里从略。CLR在将非托管的接口指针转换成托管对象的时候，首先要做的就是做一个 QueryInterface(IID_IManagedObject)调用，检查该COM对象是否是一个托管对象，如果是，则直接通过 IManagedObject接口定义的GetObjectIdentity函数直接获得CCW的指针，返回之（这个CCW并非是原始托管对象，而是 CLR的内部实现细节，要得到原始的托管对象，还需要做一系列的操作，这里从略）。顺便说一句，托管对象的CCW缺省实现了 IManagedObject，并提供了IManagedObject接口中的函数实现，这个实现是所有CCW都共享的。同样的还有许多常用接口，如 IUnknown,IMarshal,IConnectionPointContainer等等。

反之，如果这个COM对象没有实现 IManagedObject接口，说明COM对象是非托管对象。这种情况下，我们必须要用到IProvideClassInfo接口。 IProvideClassInfo，正如其名，是用来返回该COM对象所对应的信息的。IProvideClassInfo只有一个函数 GetClassInfo，返回一个ITypeInfo指针。ITypeInfo也是一个COM接口，简单来说就是提供了COM对象的类型信息，类似.NET中的Type对象（但并不是Type对象）。通过ITypeInfo，可以拿到COM对象的CLSID，CLR然后根据这个CLSID来获得对应的托管类型。CLR会查找当前AppDomain中有那个类型是对应这个CLSID。如果没有找到，则回到注册表去查找CLSID所对应的COM注册表项（其实Manifest也可以，这是Registration-Free Com Interop）。一旦CLSID所对应的注册表中指定了对应托管类型和Assembly的名称，CLR便可以通过这个信息加载Assembly并找到对应的类型。这也正是Type.GetTypeFromCLSID所作的事情。一旦这个步骤成功，CLR便知道了这个接口所对应的COM对象的对应托管对象，从而可以通过这个接口指针创建一个强类型RCW。

当然了，这个步骤需要COM对象本身实现IProvideClassInfo接口。因此，当在设计一个非托管COM组件并希望这个COM组件能够比较容易的被.NET使用的话，推荐让这个非托管COM对象实现 IProvideClassInfo接口。反之，如果这个COM对象没有实现这个接口（事实上很少COM对象实现这个接口），或者虽然COM对象实现了 IProvideClassInfo接口，但是CLR无法通过CLSID成功找到对应的托管类型，CLR便别无选择，只能返回一个 System.__ComObject作为弱类型的RCW。

本质上来讲，弱类型的RCW和强类型的RCW并没有太大的区别，只是强类型的RCW具有更多类型信息，比较容易调试。而在实际的编程中，使用方法是完全一致的，只是System.__ComObject必须要先转换到相应的接口，再调用。另外一个非常有趣的事情是，强类型RCW事实上是继承自System.__ComObject的，虽然从Metadata上面是无法看出来，但是在CLR内部这个继承关系确实存在。从本质上来讲，弱类型的RCW更接近非托管的COM编程方法（比如C++），因为用C++进行COM编程的时候，通常都是直接和接口打交道。而并不知道COM对象是什么。对于一个COM对象而言，使用接口来进行操作也是最符合COM本质的做法，我们也不希望在.NET中鼓励大家针对COM对象编程而不是针对COM接口编程。因此，CLR在将来有可能会渐渐减少对强类型RCW的支持，而转而建议使用弱类型 RCW。当然，目前来讲由于工具的支持（主要是TlbImp），大部分情况下还是以强类型RCW为主。一旦大家遇到了弱类型的RCW，也无需惊慌，因为使用方法和强类型RCW并无太大区别。如果希望程序中不要出现弱类型的RCW，那么最好的方法还是使这个COM对象实现IProvideClassInfo 接口。


作者：张羿(ATField)
原文：http://blog.csdn.net/ATField/article/details/2551242