吕思伟 ---- 潘爱民 :: ATL 介绍( 一)

ATL 介绍( 一)

吕思伟 ---- 潘爱民

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 xu_jufang@ccw.com.cn