【BOOST C++】组件编程（2）-- 组件的设计原理

GitHub - ros2/demos at foxy

一、说明

        为了研究ROS2的组件编程，首先要理解如何何为组件。组件本是微软的发明物体，但是在ubuntu上需要自己从底层实现，就说ROS2不用你写，但是就能看明白也是需要一点理论功底的。本篇按照COM内幕的理论为线索，一点一点实现它们的示例，以达到理解的目的。

二、为什么要有组件？

        理解组件编程，需要回顾程序软件的历史，在历史上，软件是逐步老化，淘汰的过程，每当就的软件过时了，就需要重新开发。这种开发是重头走一回。但是，在软件的逐步淘汰过程中，它是某些局部环节不能满足需求，并不是全部环节一起老化，因而，只需要局部升级就可以继续使用，那么，如何实现，组件就成了针对的专门设计。

        组件设计是一种隔离的思路，是将应用程序、接口、接口实现分开进行设计的。如图：

•         1 接口规定形式，组件实现内容
•         2 一个组件可以有多接口。
•         3 多个组件可以有共同的接口，但接口的内容各自组件，各自规定。
•         4 接口定义好一般就不改了。需要新功能时可以追加接口、追加组件。
•         5 由于组件内实现了接口，接口生存周期要长于组件。

 

        客户端调用组件

         以上模式至少实现了：

• 客户端和组件分隔
• 组件和接口分割
• 接口和接口实现分隔
• 各自维护互不影响

三、接口实现原理

        接口的实现原理：

class IX{                       //first interface
public:virtual void Fx1()=0;virtual void Fx2()=0;
};class Iy{                        //second interface
public:virtual void Fy1()=0;virtual void Fy2()=0;
};class CA:public Ix,public Iy{public:virtual void Fx1(){ cout<<"Fx1"<<enl;}virtual void Fx2(){ cout<<"Fx2"<<enl;}virtual void Fy1(){ cout<<"Fy1"<<enl;}virtual void Fy2(){ cout<<"Fy2"<<enl;}      
};

        以上代码是个比喻，是展现实现的效果，至于如何实现，下面的设计更巧。 

        在上面实现中Ix和Iy是实现接口的纯抽象类。该类内部仅仅包含纯虚函数，这个函数仅仅用来指针占位，并无实质的实现。

        为了实现纯虚函数的实体，在组件CA中继承两个接口Ix和Iy，在CA中实现了虚函数的集体化。可以将抽象类看成是空的表单，在派生类（CA）中实现表单填写。

 四、实质的接口定义

4.1 首先定义一个接口符号

        在objbase.h中，定义了一个interface的名词术语。

    #define interface struct

        注意：这里interface定义成struct，是因为在struct内的成员全部是public无需特殊生命。

4.2 更真实的接口定义

#ifndef __OBJBASE__
#define __OBJBASE__#include <objbase.h>
interface IX{                       //first interfacevirtual void Fx1()=0;virtual void Fx2()=0;
};interface Iy{                        //second interfacevirtual void Fy1()=0;virtual void Fy2()=0;
};#endif

 4.3 一个实例

ca.cpp

#include <istream.h>
#include <objbase.h>void trace(const char *pMsg ) {cout <<pMsg <<endl;}interface IX{                       //first interfacevirtual void Fx1()=0;virtual void Fx2()=0;
};interface Iy{                        //second interfacevirtual void Fy1()=0;virtual void Fy2()=0;
};class CA:public Ix,public Iy{public:virtual void Fx1(){ cout<<"CA::Fx1"<<enl;}virtual void Fx2(){ cout<<"CA::Fx2"<<enl;}virtual void Fy1(){ cout<<"CA::Fy1"<<enl;}virtual void Fy2(){ cout<<"CA::Fy2"<<enl;}      
};int main(){CA *pA = new CA;
trace("this is client call component ");
Ix *pIx = pA;trace("client: use the Ix interface");
pIx->Fx1();
pIx->Fx2();
trace("client: use the Iy interface");
pIy->Fy1();
pIy->Fy2();
trace("client:delete  interface");delete pA;
return 0;
}

输出： 

this is client call component
client: use the Ix interface
CA::Fx1
CA::Fx2
client: use the Iy interface
CA::Fy1
CA::Fy2
client:delete  interface

五、结论

        客户端调用组件，组件调用接口，接口调用接口的实现，每一步都有一个节点环节，这样就使得【客户端】与【接口实现】这两个实质性的程序不产生关系，达到独立维护的目的。

        当客户程序和组件在一个源文件中时，并无必要将其分开。但当客户和组件是在动态链接库中时，此种隔离是必须的。下章将进一步隔离抽象，让客户端不再使用CA的指针。

参考资料

 [转]C/C++：构建你自己的插件框架 - Merlin-magic - 博客园 (cnblogs.com)

COM编程入门不得不看的文章 ：第一部分 什么是COM，如何使用COM_