Создание графических приложений
Цилюрик О.И.
Настоящая статья является дополнением к книге «Инструменты Linux для Windows-программистов». Это не описание как делать GUI приложения в Linux, это описание того, как ПРИСТУПИТЬ к созданию графических приложений в Linux, и, хотелось бы надеяться что это прозвучит — чем принципиально программирование графики в Linux отличается от того же занятия в Windows. Главным требованием здесь была простота. Сделав простейший шаблон GUI прложения, дальше двигаться уже гораздо проще. Кроме того, все эти простейшие приёмы программирования показаны сравнительно: на основе основных графических технологий (библиотек), используемых в UNIX.
Все примеры к тексту вы можете скачать в виде общего архива.
Создание приложений, взаимодействующих с пользователем посредством графического интерфейса (GUI приложений), является частным классом задач, отдельной областью программирования. Из числа других подобных областей приложения можно было бы привести, как примеры:
- реализация алгоритмов цифровой обработки сигналов (DSP): быстрые спектральные преобразования (FFT и другие), вэйвлеты, авторегрессионные разложения. ;
- обработка аудио-потоков (пакеты: sox, ogg, speex и другие);
- задачи IP-телефонии, SIP протокола, реализация разнообразных программных SoftSwitch;
Это сравнительный ряд автономных областей развития приведен как пример таких частных классов, одним из которых является и разработка GUI приложений. И как частный класс, со своей спецификой инструментов и средств, он не заслуживал бы отдельного упоминания, если бы не одно обстоятельство — принципиально отличающееся, диаметрально противоположное отношение к GUI в операционных системах семейства Windows и в UNIX (и в Linux, как его частный вид):
- В Windows каждое приложение является принципиально GUI, неотъемлемым атрибутом любого приложения в Win32 API (низкого уровня) является главное окно приложения, уже само приложение «вяжется» вокруг его главного окна. Операционная система регистрирует классы окон и уже далее к ним соотносит конкретные приложения. Не может существовать приложения (взаимодействующего с пользователем, не системные службы) без окна, с этим были связаны и первоначальные сложности Windows в реализации консольных (терминальных) приложений.
- в UNIX картина принципиально обратная: первичным является приложение, которое, по умолчанию, является консольным, текстовым, вся графическая система не является составной частью операционной системы, а является надстройкой пользовательского уровня. Чаще всего такой графической надстройкой является X11 (в реализации Xorg или X11R5), но и это не обязательно: практиковались и другие графические системы, хороший пример тому графические системы Qwindow, а затем Photon в операционной системе QNX, сосуществующие там одновременно с X11.
- Показательно в этом смысле то, что вся оригинальная часть реализации X11 работает в пространстве пользователя, не в привилегированном режиме ядра (супервизора): работа с аппаратурой видеоадаптеров, устройствами ввода и другое. Отдельные реализации (видеосистемы NVIDIA или ATI Radeon) могут быть реализованы в режиме ядра (модули), но это а) сторонние относительно X11 разработки, и б) решение вопросов только производительности.
Из-за обозначенной специфики, разработка GUI приложений в UNIX (Linux) принципиально отличается:
- вся работа GUI приложений ведётся через промежуточные слои (библиотеки) пользовательского уровня;
- из-за того, что это ординарный пользовательский уровень, для разработчика предлагается широкий спектр альтернативных инструментов (библиотек), практически равнозначных, и конкурирующих друг с другом: Xlib, GTK+, Qt, wxWorks и многие другие.
- базовый API работы с X11 предоставляет Xlib, все другие используют уже её функционал, как это показано на рисунке.
- разработчик имеет возможность широкого выбора тех уровня и инструментов, которые он предполагает использовать, начиная от Xlib и выше (хотя уровень Xlib и слишком низок и работа с ним громоздкая).
Из-за названной специфики GUI приложений в Linux, все они, независимо от используемых средств создания, имеют абсолютно сходную структуру. Рассмотрим, для сравнения, код нескольких простейших GUI приложений, подготовленных с помощью различных инструментов. Важнейшей задачей такой экспозиции будут команды компиляции и сборки, чтобы, исходя из таких примеров, показать возможность начать создавать свои собственные GUI приложения.
Средства Xlib (архив Xlib.tgz ):
Средства GTK+ (архив GTK+.tgz ):
$ gcc gtk.c -o gtk `pkg-config —cflags —libs gtk+-2.0`
Средства Qt (архив Qt.tgz ):
Средства Qt предполагают написание приложений на языке С++, и имеют развитый инструментарий, в частности, построения сценария сборки приложения. Создадим в рабочем каталоге (изначально пустом) файл исходного кода приложения с произвольным именем:
Теперь проделываем последовательно:
Исходя из «подручных» файлов исходных кодов, у нас сгенерировался файл проекта и, далее, сценарий сборки ( Makefile ). Далее проделываем традиционную сборку, а заодно и посмотрим опции компиляции и сборки, которые нам сгенерировал проект:
g++ -c -pipe -Wall -W -O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector —param=ssp-buffer-size=4 -m32 -march=i686 -mtune=atom -fasynchronous-unwind-tables
g++ -o Qt index.o -L/usr/lib/qt-3.3/lib -lqt-mt -lXext -lX11 -lm
index.cc index.o Makefile Qt Qt.pro
Средства wxWidgets (архив wxWidgets.tgz):
$ g++ simple.cc `wx-config —cxxflags` `wx-config —libs` -o simple
Средства GLUT (архив glut.tgz):
OpenGL Utility Toolkit, как и следует из названия, это средства использования технологии OpenGL в приложениях, которая требует определённой поддержки со стороны видео оборудования.
$ gcc glut.c -o glut -lX11 -lglut
То, что показано выше, это фактически не приложения, а скелеты приложений, но они позволяют: а) сравнить подобие всех GUI технологий в X11, и б) быть отправной точкой для сборки более содержательных GUI приложений. Показано только несколько GUI технологий, применяемых в X11 (большинство из них являются кросс-платформенными, и применимы в большинстве существующих операционных систем). Каждая из этих технологий, а названы только немногие из значительно большего числа, присутствующих в UNIX, могут быть полной альтернативой любой другой из этого же ряда, они взаимно заменимы, и даже взаимно дополняемые.
В данной статье были показаны образцы кода GUI приложений. Естественно, визуальные образы таких приложений строятся не путём непосредственного кодирования, а при использовании некоторых визуальных построителей, в составе тех или иных интегрированных средств разработки (IDE).
Источник
Обзор графических библиотек C++
Графические библиотеки для C++ позволяют сделать разработку UI приложений максимально быстрой и удобной. Рассказываем, на какие стоит обратить внимание.
Примечание Вы читаете улучшенную версию некогда выпущенной нами статьи.
SFML (Simple and Fast Multimedia Library) — одна из самых удобных и быстрых графических библиотек для C++. Её неоспоримое преимущество — минимальные требования к уровню знаний языка и лёгкость освоения: всего за несколько дней можно написать вполне полноценную программу. К примеру, первое графическое приложение «SFML works!» можно написать всего за минуту. Ещё одно преимущество — кроссплатформенность: SFML работает под Windows, Linux (только X11, но не Wayland) и Mac OS, планируется выход под Android и iOS.
SFML библиотека используется по большей части небольшими стартапами и программистами, для которых создание игр — хобби. SFML популярен среди небольших команд благодаря тому, что разработка графической части программы не требует написания больших объёмов кода.
Qt представляет собой целый набор инструментов для быстрого и удобного проектирования GUI. Конечно же, здесь можно писать и игры — почему бы и нет? — но Qt привлекает программистов в основном тем, что она является быстрой, удобной, гибкой и кроссплатформенной. Во многом Qt обогнала даже SFML: библиотека доступна как на Windows, Linux и Mac OS, так и на мобильных платформах — Windows Mobile, Android и iOS.
Cube Dev , Удалённо , От 6000 $
Qt расширяет C++ с помощью МОК (Мета-объектного компилятора) и предоставляет дополнительные функции (например, сигналы и слоты). Также имеет платную службу поддержки (как и платную лицензию). Для Qt есть большой выбор IDE: QtDesigner, QtCreator, QDevelop, Edyuk, а также доступна интеграция с Visual Studio, Eclipse и XCode.
Qt является open source продуктом, в разработке которого можно принять участие. О других open source проектах для C++ читайте в нашей статье.
Вы можете пройти готовый курс по данной библиотеке.
Cairo
Cairo — библиотека для отрисовки векторных изображений под Linux, Windows и Mac OS. К примеру, такой крупный проект, как Mozilla, использует Cairo в браузерном движке Gecko. Также Cairo лежит в основе некоторых операционных систем (MorphOS, AmigaOS) и приложений (InkScape, Synfig, Graphite). При использовании библиотеки будьте готовы к отсутствию русскоязычных ресурсов.
Cairo может взаимодействовать с OpenGL бэкендом с поддержкой GPU, что, конечно, открывает целый список полезных функций.
Cocos2D-X
Кроссплатформенная библиотека Cocos2D-X призвана упростить разработку мобильных игр. Поддерживает все те же платформы, что и Qt. Из плюсов стоит отметить доступность, удобство эксплуатации и создание отдельного конструктора игр, основанного на библиотеке Cocos Creator. В списке игр, основанных на движке, есть всемирно известная BADLAND, работающая на всех доступных платформах.
Если при создании игры вам нужно работать с графикой и анимацией в больших объёмах, то лучше использовать Unity вместо Cocos2D-X. Unity имеет возможность плавной интеграции с такими инструментами, как Photoshop, Maya или Blender. В Cocos2D-X вся графика добавляется извне и на неё ссылаются из кода.
В Рунете нет уроков по этой библиотеке, но на английском языке есть отличный курс от разработчиков.
Juce — кроссплатформенный фреймворк, предназначенный для создания приложений и плагинов на языке C++.
Документации по Juce много, но не на русском языке. Поэтому можно скачать книгу «Программирование на C++ с JUCE 4.2.x: Создание кроссплатформенных мультимедийных приложений с использованием библиотеки JUCE на простых примерах».
Juce больше популярен среди разработчиков аудио — ПО благодаря набору интерфейсов-оболочек для построения аудио плагинов.
wxWidgets
wxWidgets — одна из старейших, но в то же время наиболее известных графических библиотек для отрисовки GUI. Её основной плюс — производительность. Если QT использует низкоуровневый код лишь для таких элементов, как кнопки и полосы прокрутки, то wxWidgets для каждой системы свой, и благодаря этому все элементы отображаются максимально похожими на системный стиль.
Важная особенность wxWidgets заключается в использовании «родных» графических элементов интерфейса операционной системы везде, где это возможно. Это существенное преимущество для многих пользователей, поскольку они привыкают работать в конкретной среде, а изменения интерфейса программ часто вызывают затруднения в их работе.
В Сети есть урок по работе с библиотекой от её разработчиков.
SDL 2.0
SDL — кроссплатформенная 2D-библиотека, предназначенная для написания приложений (в основном игр). Поддерживаются Windows, Linux, Mac OS, а также Android, Windows Mobile и iOS. Преимущества библиотеки — быстрота, надёжность и лёгкость в эксплуатации. Также в библиотеке реализованы профессиональные инструменты для работы со звуком — это большой плюс при разработке крупных проектов.
Комбинируется с wxWidgets и хорошо интегрируется с OpenGL.
Существует целый цикл уроков, размещённый на Habr.
Пожалуй, одна из самых известных графических библиотек. GTK+ — графический фреймворк, широко применяемый во многих системах. Изначально он задумывался как компонент GIMP, но за 20 лет после выпуска первой стабильной версии он нашёл применение в сотнях других приложений.
Сейчас GTK+ — это полноценный графический фреймворк, не уступающий тому же QT. Он поддерживает разные языки программирования и продолжает развиваться.
В своё время библиотека создавалась в качестве альтернативы Qt, которая была платной. GTK+ — один из немногих фреймворков, которые поддерживают язык C. Библиотека кроссплатформенная, но есть мнение, что программы на Linux выглядят более нативно, чем на Windows или Mac OS (GTK+ хорошо поддерживается даже на KDE). Интересно, что из-за некоторых проблем с кроссплатформенностью Wireshark перешла на Qt.
Пример первой программы можно посмотреть на Википедии.
Fast Light Toolkit
FLTK (произносится как «фуллтик») — графическая библиотека, которая работает на Windows, Linux (X11) и Mac OS. Поддерживает 3D графику с помощью OpenGL и имеет встроенный GLUT симулятор. Есть встроенный софт для создания интерфейсов — FLUID. Документация по библиотеке находится здесь.
Nana — это кроссплатформенная библиотека для программирования GUI в стиле современного C++. Поддерживаемые системы: Windows, Linux (X11) и Mac OS (экспериментально). Поддержка С++11\17 даёт возможность использовать современные фичи C++: лямбды, умные указатели и стандартную библиотеку. Так как это не фреймворк, использование Nana не будет оказывать влияния на архитектуру программы.
Здесь можно посмотреть документацию и примеры.
Заключение
Всегда следует учитывать особенности той или иной технологии. Выпишите список функций своего приложения, ещё раз прочитайте описания всех графических библиотек C++, и только после этого выбирайте то, что подойдёт вам больше всего.
Хинт для программистов: если зарегистрируетесь на соревнования Huawei Cup, то бесплатно получите доступ к онлайн-школе для участников. Можно прокачаться по разным навыкам и выиграть призы в самом соревновании.
Перейти к регистрации
Источник
