《Delphi接口的底层实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Delphi接口的底层实现（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、.Delphi接口的底层实现引言接口是面向对象程序语言中一个很重要的元素，它被描述为一组服务的集合，对于客户端来说，我们关心的只是提供的服务，而不必关心服务是如何实现的；对于服务端的类来说，如果它想实现某种服务，实现与该服务相关的接口即可，它也不必与使用服务的客户端进行过多的交互。这种良好的设计方式已经受到很广泛的应用。早在Delphi3的时候就引入了接口的概念，当时完全是因为COM的出现而诞生的，但经过这么多版本的进化，Delphi的接口已经成为ObjectPascal语言的一部分，我们完全可以用接口来完成我们的设计，而不用考虑与COM相关的东西。那么接口在Delphi中是如何实现的呢，很多
2、人想得很复杂，其实它的本质不过也是一些简单的数据结构和调用规则。笔者假设读者已经有接口的使用经验，本文试图向你展示接口在Delphi中的实现过程，使你在使用接口的时候，知其然而知其所以然。接口在内存中的分布接口在概念上并不是一个实体，它需要与实现接口的类关联，如果脱离了这些类，接口就变得没有意义了。但接口在内存中仍然有其布局，它依附在对象的内存空间中。Delphi对象本质上是一个指向特定内存空间的指针，这块内存的前四个字节是一个指针指向类的VMT表，接下来排布对象的数据成员，如果对象实现了接口，则在后面又排着一系列指针，我们可以认为这些指针就是对应的接口，每个指针就指向一个接口方法表。我们来看
3、一下简单的例子：typeITest1=interface5347BB0D-89B7-4674-A991-5C527BE6F8A8procedureSayHello1;end;ITest2=interface567B86BB-711D-40C2-8E5E-364B742C2FF1procedureSayHello2;end;TTest=class(TInterfacedObject,ITest1,ITest2)publicprocedureSayHello1;procedureSayHello2;end;.implementationTTestprocedureTTest.SayHello1;b
4、eginshowMessage(IntToStr(FRefCount);ShowMessage(Itest1sayhello);end;procedureTTest.SayHello2;beginShowMessage(IntToStr(FRefCount);ShowMessage(Itest2sayhello);end;end.上面是两个接口的声明以及一个实现接口的类，TTest类在内存中的分布可以用下图来表示：其中FRefCount为父类TInterfacedObject的一个成员，接下来存放的是TInterfacedObject实现的接口IInterface，再下来分别是TTest类实现
5、的ITest2和ITest1指针。各个接口指针分别指向各自的方法表，注意ITest2和ITest1是从IInterface继承下来的，所以自然就有了IInterface的所有方法。方法表中每个指针指向方法真正实现的地方，其实这个说法只是暂时的，稍后会解释方法表中的指针真正指向的地方，并说明其原因。上面的内存分布并非笔者随意想出来的，而是经过多次测试证实的，下面我们用一些代码来证实上面分布图：vartest:Itest2;begintest:=TTest.Create;test.SayHello2;end;在证明接口的内存布局之前，需要了解接口的变量是个什么东西，比如上面的test是什么，它的本
6、质上是一个指针，在没有被赋值之前，它指向空；而得到对象的赋值之后，它指向上面分布图中的Itest2处，对于同一个对象的多个接口变量来说，它们的“值”不一定是相等的，比如有下面的代码：VarTest1:ITest1;Test2:ITest2;Test:TTest;BeginTest:=Ttest.Create;Test1:=Test;Test2:=Test;IfInteger(Test1)Integer(Test2)thenShowMessage(itisnoteqeual);End;最后，会弹出一个对话框，说明Test1和Test2是不相等的；只有属性同一种接口类型，这两个变量才会相等，比如T
7、est1和Test2都是Iinterface，则他们的“值”是相等的。好了，回过头来看看之前的代码片段吧，在第4行设置断点，运行程序并使上面代码执行，程序执行到断点处中止，按下Ctrl+Alt+C调用CPU窗口,可以看到下面的反汇编代码：Unit1.pas.49:test:=TTest.Create;movdl,$01moveax,$00458e0c;eax指向VMT的地址callTObject.Create;创建TTest对象，eax指向TTest对象的首地址movedx,eax;edx指向eax指向的地方，edx也指向TTest对象的首地址testedx,edx;测试TTest对象是否有效
8、jz+$03subedx,-$0c;对象首地址偏移12个字节，到ITest2指针处leaeax,ebp-$04;test变量的地址是ebp-04的值，eax指向这个地址callIntfCopy;调用IntfCopy，将edx的值拷贝给eax，引用计数管理Unit1.pas.50:test.SayHello2;moveax,ebp-$04;将test指向的地址赋给eax,此时eax指向Itest2的地址movedx,eax;将eax的内容赋给edx，此时edx指向ITest2指向的方法表calldwordptredx+$0c;调用ITest2指向的方法表偏移12个字节处。.retsubedx,-
9、$0c这一句，edx原来指向对象的内存空间，偏移12个字节刚好到哪里呢？刚好到ITest2接口指针处。接下来eax指向Test变量在栈中的地址，此时如果直接将edx赋值给eax在逻辑上也没有错，但这样就不能对接口进行引用计数的管理了。因此要调用IntfCopy，进行接口地址的赋值，再加上一个引用计数。IntfCopy其实是调用System单元中的_IntfCopy，它的实现如下：procedure_IntfCopy(varDest:IInterface;constSource:IInterface);$IFDEFPUREPASCALvarP:Pointer;beginP:=Pointer(De
10、st);/保存Dest，无引用计数ifSourcenilthenSource._AddRef;/增加Source的引用计数，即增加ITest2的引用计数Pointer(Dest):=Pointer(Source);/将Source的值赋给Dest，无引用计数ifPnilthenIInterface(P)._Release;/减少目标接口的引用计数，但这里的P为空指针，所以不会调用这句end;此时的Dest参数是eax，亦即Test变量的地址，Source参数是edx，正好是对象内容空间中的ITest2的地址。我们看到其中只是对接口地址的拷贝，及增加接口的引用计数。如果Dest有内容，则减少它的
11、引用计数，不过这里Dest为空，所以不会调用减少引用计数的代码。接下来到calldwordptredx+$0c，edx指向ITest2指向的方法表首地址，而edx+$0c偏移到哪里呢，看看上面的内存图，正好到ISayHello2处。此时调用ISayHello2指向地址的代码，我们可以简单地认为就是调用TTest.SayHello2。但事实上却不是这样的，为什么？因为在调用SayHello2之前，要先指定eax的值为TTest对象的Self指针，以此作为隐含参数传进SayHello2。我们可以到edx+$0c的地址看看，按F8将执行点执行到calldwordptredx+$0c这一句，再按F7，
12、跳到edx+$0c的地址，可以看到下面的反汇编代码：addeax,-$0c;eax向上偏移12个字节正好是对象内存首地址。jmpTTest.SayHello2；跳到TTest.SayHello2处。仔细看前面的汇编码，可以知道eax正好指向ITest2指针，向上偏移12个字节则好就到了对象内存的首地址。接着调用TTest.SayHello2完成。通过上面的例子，不仅证明了接口在对象内存空间中的布局，还可以得出以下结论：1.一个实现特定接口的对象创建完之后赋给该接口，编译器作了一些工作，使得接口变量指向了对象内存中的某个特定地址。2.调用接口的方法时，实际上调用的是接口方法表中特定的地址，在该地
13、址处编译器计算出实现该接口的对象内存首地址，再调用对象相应的方法。接口内存空间的形成上节说明了接口在对象内存空间中的分布，但对象内存空间是在运行时生成的，那么接口的内存空间是如何生成的呢，这一节将阐述之。在此之前，让我们再回到上面的对象内存图，对象内存的首地址是一个指针，指向一张VMT表，而Delphi的类其实也是一个指针，这个指针正好也指向VMT表。类是在编译时就确定下来的，VMT表当然也是编译器生成的。VMT表在负偏移vmtIntfTable（-72）字节处是一个指针，它指向下面的数据结构：PInterfaceTable=TInterfaceTable;TInterfaceTable=pa
14、ckedrecordEntryCount:Integer;Entries:array0.9999ofTInterfaceEntry;end;EntryCount表示对象实现的接口数。Entries是一个指向TInterfaceEntry结构的数组，TInterfaceEntry表示了一个接口的进入点，它的声明如下：PInterfaceEntry=TInterfaceEntry;TInterfaceEntry=packedrecordIID:TGUID;VTable:Pointer;IOffset:Integer;ImplGetter:Integer;end;IID表示接口的GUID，如果接口没有指定GUID，则它里面的值全为0。VTable指向接口的方法表。IOffset指明接口与对象首地址的偏移。ImplGetter是一个方法指针，当IOffset不可用时指向接口的地址，一般不用，初始化为0。上面的数据结构在编译期就生成了，那么当一个对象创建时，相应的接口内存是如何生成的呢。在对象创建完毕之后，会调用TObejct.InitInstance(Instance:Point
