Linux 图形化程序设计

Linux图形化程序设计 任课教师：宋健健主讲人：刘曦

主要内容 • 1.X window系统介绍 • 2.Gnome/Gtk+程序设计 • 3.Kde/Qt程序设计

X的由来 • Ｘ Window于1984年在麻省理工学院（MIT）电脑科学研究室开始开发的，当时Bob Scheifler正在发展分步式系统（distributed system），同一时间 DEC公司的 Jim Gettys 正在麻省理工学院做 Athena 计划的一部分。两个计划都需要一个相同的东西——一套在UNIX机器上运行优良的视窗系统。因此合作关系开始展开，他们从斯坦福（Stanford）大学得到了一套叫做Ｗ的实验性视窗系统。因为是根据Ｗ视窗系统的基础开始发展的，当发展到了足以和原先系统有明显区别时，他们把这个新系统叫做Ｘ。

X window系统的概念 • 1. X window系统X window系统是建于客户－服务器联结基础上的图形子系统。X window系统独立于系统内核。 • 2. X服务器和客户端X服务器是一个运行在本地计算机上的程序。它响应来自X客户程序的请求，在屏幕上画图或者读取键盘或鼠标的输入，并将它传给客户端。X客户端是一个用诸如Xlib, Xt的库写成的运用X协议的应用程序。它通过向负责管理自己的X服务器提出对显示和输出资源的请求来使用其他计算机的这些资源。

X window系统的概念(2) • 3. X协议X协议定义了客户－服务器中应用程序和它的显示的联系。通过这个协议，应用与它的显示被分离开来。

window系统的概念(3) • 4. Xlib库Xlib库是一个C语言库，它为X协议里的信息交换提供了一个API。 • 5. X工具包将常用的素材（如按钮，菜单等）收集到一起就形成了所谓的X工具包(X ToolKit) • 6. X窗口管理器X窗口管理器负责安排客户窗口在显示屏幕上的摆放位置，并完成移动窗口和调整窗口尺寸等管理性的工作。

Gnome，X和窗口管理器 • 新用户对Gnome理解比较困难的一个地方是Gnome和窗口管理器的关系以及Gnome和X的关系。要理解这些关系，就必须分解这３个组件。 • X窗口系统支持在屏幕上画出图形组件。它是整个系统的基础，提供了所有库函数和支持图形显示的技术。窗口管理器是定义窗口显示方法的软件。 • Gnome是一个桌面环境，它运行在X窗口系统和窗口管理器之上。Gnome的设计使它不依赖于任何一个窗口管理器。用户可以任意选择他喜欢的窗口管理器。

X window系统的概念(4)

X Window特征 • 综合前面所述，我们知道X的设计理念是： • 计算分布 • 设备分离 • 协议独立

X Window特征（2） • 这样设计带来的好处是： • 不论是本地还是网络上的计算，对用户和开发者其look-and-feel来说都是一样的； • X Window System不是操作系统的一部分，而仅仅是一个应用，易于开发、维护、移植； • X Server是高度可移植的，支持各种语言和操作系统； • X Client也是高度可移植的； • X支持任何面向字节流的网络协议不论是本地还是远程的； • 应用的计算是分布的，性能不受约束。 • X Application的设计是高度灵活的，只需实现核心功能。 • X Window System从设计开始时就融入了面向对象的设计理念，大的窗口由小的窗口组成(Widget)。符合软件设计的准则，大大方便了X应用的开发。

X程序的流程 • 1. 取得命令行参数；2. 与用户的显示器建立连接；3. 加载资源；4. 按照资源文件设置字体和色彩；5. 决定顶级窗口的位置和大小；6. 生成顶级窗口；7. 设置wm属性，告知wm它希望的大小和位置；8. 为顶级窗口生成图形上下文(graphics context：包含字体，前景背景色彩等信息)；

X程序的流程（2） • 9. 设置必须的窗口属性(如colormap等);10.选择希望处理的事件；11.映射顶级窗口，这是它才真正显示出来；12.生成其它窗口，并保存它们的标志供以后访问；13.读取事件，解释并处理它；14.重复13，直到收到退出事件；15.退出时，销毁顶级窗口，关闭与显示器的连接。

Event Driven • 应用一旦初始化完毕，即进入一个事件循环； • 事件循环是个无限循环，它不停地在事件队列中查看X事件； • 事件一般说来是由用户与显示器的交互产生的，也包括其它X Client发来的事件以及其它非X应用发来的事件； • 如果事件队列中没有事件，它就继续循环； • 如果有事件，则调用相关函数来处理它； • X Client可以选择它希望响应的事件种类； • 如果退出循环，那么程序也就结束了。

Linux桌面环境的发展 • 1.Linux GUI产生的原因。为了拥有更多的用户，占据一定的市场份额。 • 2.Linux GUI的主要组成部分a.窗口系统b.窗口管理器：fvwm,twm,gwm c.工具包:Xt, Motif（商业）, Qt, GTK+等d.风格

Linux桌面环境的发展（2） • Linux发展初期的图形接口FVWM95 AfterStep …… • 缺点：是其它操作系统的仿制品，不能提供优秀操作系统所需要的特性。

Linux桌面环境的发展（3） • KDE是Linux上第一个真正的桌面。开发KDE的原因是当时X下的桌面缺乏下列特征：没有通用的Drag&Drop协议；没有基于对话框的桌面配置工具；没有一致的应用帮助系统；没有统一的应用开发平台；没有复合文档平台；在应用级没有网络透明性；在X下写程序非常乏味。

Linux桌面环境的发展（4） • KDE的产生K Desktop Evironment: K无特殊含义目的：提供一个开放源代码的图形用户接口和开发环境。基于Troll Technologies公司的Qt库的。Qt库是一个跨平台的C++类库。但是Qt库不遵从GPL或LGPL协议。

Linux桌面环境的发展（5） • KDE给用户带来了下面的好处：漂亮的桌面，一致的界面(consistent look&feel)；完全的网络透明性；集成的帮助系统，方便一致的访问；国际化(25种语言)；集中的、对话框驱动的桌面配置；大量的KDE应用；

KDE程序设计（3） • KDE由以下三大部分组成： • KDE桌面环境(包括WM)； • KDE应用开发平台； • KDE办公套件。

KDE程序设计（4）

KDE程序设计（5） • KDE开发的特征： • KDE是用C++写成的，完全复合OO设计。由此带来的KDE组件的可重用性和高效率是KDE成功的关键。 KDE提供给开发者的开发平台类似于微软的MFC/COM/ActiveX(对应于QT/KOM/OpenParts)，允许RAD和对现有组件及技术的充分利用。 KDE应用都是生成一个KApplication对象实例，并从KTopLevelWidget继承。这样开发的KDE应用自动地复合KDE的标准。

KDE程序设计（6） • 最简单的Qt应用程序 • 见程序Qt1.cpp • 带消息处理的Qt应用程序 • 见程序Qt2.cpp

#include <qapplication.h> • #include <qpushbutton.h> • int main( int argc, char **argv ) • { • //QApplication负责应用程序的初始化、中止、流程控制和进行应用程序的主要设置。 • QApplication app( argc, argv ); • QPushButton button("Hello world",0); • app.setMainWidget(&button); • button.show(); • return app.exec(); • }

#include <qapplication.h> • #include <qpushbutton.h> • int main( int argc, char **argv ) • { • QApplication app( argc, argv ); • QPushButton *button=new QPushButton( "Hello world!", 0 ); • hello->resize( 100, 30 ); • QObject::connect(button, SIGNAL(clicked()), &app, SLOT(quit()) ); • app.setMainWidget(button); • butotn->show(); • return app.exec(); • }

Linux桌面环境的发展（6） • Gnome的产生Gnome的原动力就起源于对KDE许可证问题的不满。Gnome使用的工具包是GTK+。GTK+是一个遵守GPL协议的开发工具包。没有Qt的那些限制。

Gnome程序开发 • 1.什么是Gnome？Gnome (GNU Network Object Model Envirenment)。从用户的角度看，它是一个集成的桌面环境以及应用程序集合；从开发人员的角度看，它是一个应用程序的基础开发结构。Gnome是底层X窗口系统和高层窗口管理器软件中间的一个程序设计界面

Gnome程序开发（2） • 2.Gnome开发体系的基础结构Gnome的开发基础结构是围绕一组由ANSI C语言写成的函数库的。Gnome中最基本的工具包是GTK+ ( GIMP ToolKit )，它由两部分组成：GTK和GDK（GIMP Drawing Kit）。GTK层为C语言提供了一个对象模型，并为UI工具包提供了最基本的widget。GDK是Xlib的一个底层包装。

Gnome程序开发（3） Application Gnome libs GTK GDK Glib Xlib

Gnome程序开发（4） • Gnome库在最高层，它包括帮助例程，类和特殊的widget，并为应用程序提供了一个基础框架。 • 第二层是GTK库，它是GTK＋的一部分。这个库提供了基本的工具包和widget（如按钮，标签和输入框等）来创建GUI应用程序。大多数GUI是直接用GTK编写的，它同时为Gnome库提供了一个功能强大的对象系统。 • 再下一层是GDK，它简单地对X函数库进行了包装，只有在我们进行特殊绘画或者设置窗口的特殊属性的时候，我们才需要用到它。 • 最下面的一层是Glib，它是C的一个实用程序库，包括可移植性和一些实用程序功能，以及一些容器类，例如，链表，可变数组等有用结构。

Gnome程序开发（5） • 第一个例子程序。演示Gnome程序的主要框架。 • 见程序gnome1.c。演示

#include <gnome.h> int main(int argc,char *argv[]) { GtkWidget *app; gnome_init ("example","0.1",argc,argv); app=gnome_app_new("example","Window Title"); gtk_widget_show(app); gtk_main(); return 0; }

Gnome程序开发（6） • 第二个例子程序。演示按钮素材的使用以及用户事件的处理（消息传递）。 • 见程序gnome2.c

#include <gtk/gtk.h> static void button_clicked(GtkWidget *button,const char *data) { g_print(data); } int main(int argc,char *argv[]) { GtkWidget *app; GtkWidget *button; gtk_init(&argc,&argv); app=gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL); button=gtk_button_new_with_label("Hello,\n GNOME world!"); gtk_signal_connect(GTK_OBJECT(app),"delete_event",GTK_SIGNAL_FUNC( gtk_main_quit),NULL); gtk_signal_connect(GTK_OBJECT(button),"clicked",GTK_SIGNAL_FUNC(button_clic ked),"Ouch!\n"); gtk_container_add(GTK_CONTAINER(app),button); gtk_widget_show_all(app); gtk_main(); return 0; }

Gnome程序开发（7） • #define gtk_signal_connect(object,name,func,func_data)Attaches a function pointer and user data to a signal for a particular object.The GtkSignalFunction takes a GtkObject as its first parameter. It will be the same object as the one you're connecting the hook to. The func_data will be passed as the last parameter to the hook.

Gnome程序开发（8） • gtk_signal_connect(object,name,func,func_data) • object : the object associated with the signal, e.g. if a button is getting pressed, this is that button. • name : name of the signal. • func : function pointer to attach to the signal. • func_data : value to pass as to your function (through the marshaller). • Returns : the connection id.

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