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
Разработка графических интерфейсов для linux
Средства разработки графических интерфейсов
Основное назначение тех средств разработки пользовательских графических интерфейсов, которые разрабатываются и поставляются отдельно от оконной системы, является облегчение создания нового графического интерфейса за счет использования существующих параметризованных заготовок. Как видно, в принципе это те же самые идеи, на которых основана объектно-ориентированная библиотека оконной системы X Xt Intrinsics.
И действительно, наиболее распространенный пакет, предназначенный для быстрой и качественной разработки графических пользовательских интерфейсов, Motif, который был спроектирован и разработан в северо-американском консорциуме OSF, в основном является развитием идей Xt Intrinsics. Motif является сугубо коммерческим продуктом. Дело дошло до того, что компания OSF запатентовала внешний интерфейс продуктов, входящих в состав Motif, чтобы не дать кому-нибудь возможность воспроизвести этот интерфейс.
Это привело к настоящему скандалу в сообществе американских программистов, потому что создало опасный прецедент патентования интерфейсов. Если можно закрыть своим авторским правом возможность повторения графического интерфейса, то почему нельзя запатентовать синтаксис языка программирования, интерфейс операционной системы и т.д.? Однако строгость американских законов не оправдывается необязательностью их исполнения, и поэтому недовольные свободолюбивые американские программисты ропчат, но терпят, а тем временем пытаются сагитировать восточно-европейских программистов (не так сильно зависящих от американских законов) на нелегальную свободно доступную реализацию интерфейсов Motif.
С другой стороны, сравнительно недавно (4-5 лет тому назад) в Калифорнийском университете г. Беркли был создан альтернативный механизм под названием Tcl/Tk. Этот механизм основан на наличии специализированного командного языка, предназначенного для описания графических пользовательских интерфейсов, соответствующего интерпретатора и библиотеки ранее разработанных заготовок интерфейсов. Пакет Tcl/Tk распространяется (вместе с полной документацией) свободно, и многие профессиональные программисты находят его более удобным, чем Motif.
Пакет Motif
Motif (официальное название этого продукта — OSF/Motif) представляет собой программный пакет, включающий оконный менеджер, набор вспомогательных утилит, а также библиотеку классов, построенных на основе Xt Intrinsics. Для конечных пользователей оконных систем, опирающихся на Motif, основной интерес представляет менеджер окон, хотя, скорее всего, вы не сможете определить, применяется ли оконный менеджер Motif в используемой вами установке.
Для разработчиков же графических интерфейсов важны все три компонента Motif. Новый интерфейс разрабатывается в графическом же режиме с использованием оконного менеджера. При этом полезно использование утилит Motif и необходимо использование библиотеки классов Motif.
Библиотека классов Motif является расширением библиотеки Xt Intrinsics с целью предания этой библиотеке практического смысла (по-другому можно сказать, что Motif — это то, чем должен был бы быть Xt, если бы при его создании ставились коммерческие цели). Все графические объекты (правильнее сказать, классы) Xt Intrinsics включаются в библиотеку классов Motif, хотя в ней используются другие имена.
Но Motif существенно расширяет возможности Xt Intrinsics. В его библиотеке поддерживается большое число классов, позволяющих создавать меню, «нажимаемые» кнопки и т.д. Основное назначение этих классов — определение новых виджетов, связанных с окнами.
Однако в Motif поддерживается и новый вид графических объектов (их классов) — так называемые гаджеты (gadgets). Гаджет отличается от виджета тем, что соответствующий класс также может использоваться для создания элементов интерфейса, но графический объект не привязывается к определенному окну. При отображении на экран гаджета используется окно объекта, относящегося к суперклассу класса гаджета.
Понятно, что здесь мы не можем привести подробное описание Motif (еще раз повторим, что соответствующий материал содержится в нескольких солидных книгах). Однако основная идея должна быть понятна: развитая библиотека классов языка Си++, возможности применения этих классов при использовании обычного стиля программирования и поддержка визуального программирования с немедленным отображением получающихся графических объектов.
Язык и интерпретатор Tcl/Tk
Продукт Tcl/Tk в действительности представляет собой два связанных программных пакета, которые совместно обеспечивают возможность разработки и использования приложений с развитым графическим пользовательским интерфейсом. Название Tcl относится к «командному языку инструментальных средств — tool command language», и, как не странно, его рекомендуется произносить «тикл». Это простой командный язык для управления приложениями и расширения их возможностей. Язык Tcl является «встраиваемым»: его интерпретатор реализован в виде библиотеки функций языка Си, так что интерпретатор может быть легко пристыкован к любой прикладной программе, написанной на языке Си.
Tk (рекомендуемое произношение — «ти-кей») является библиотекой Си-функций, ориентированной на облегчение создания пользовательских графических интерфейсов в среде оконной системы X (т.е., по сути дела, некоторый аналог Xt Intrinsics). С другой стороны, аналогично тому, как это делается в командных языках семейства shell, функции библиотеки Tk являются командами языка Tcl, так что любой программист может расширить командный репертуар языка Tcl путем написания новой функции на языке Си.
Совместно, Tcl и Tk обеспечивают четыре преимущества для разработчиков приложений и пользователей (мы используем здесь авторские тексты разработчиков). Во-первых, наличие командного языка Tcl дает возможность в каждом приложении использовать мощный командный язык. Все, что требуется от разработчика приложения, чтобы удовлетворить его/ее специфические потребности, — это создать несколько новых команд Tcl, требующихся приложению (и, возможно, другим приложениям — явно традиционный стиль командного программирования в ОС UNIX). После этого нужно связать прикладную программу с интерпретатором Tcl и пользоваться полными возможностями командного языка.
Вторым преимуществом использования Tcl/Tk является возможность быстрой разработки графических интерфейсов. Многие интересные оконные приложения могут быть написаны в виде скриптов языка Tcl без привлечения языков Си или Си++ (а Tcl позволяет скрыть многие несущественные детали). Как утверждают разработчики Tcl/Tk, пользователи оказываются способными к созданию новых графических интерфейсов уже после нескольких часов знакомства с продуктом. Другой особенностью языка Tcl, способствующей быстрой разработке оконных приложений, является то, что язык является интерпретируемым. Можно опробовать новую идею интерфейса, выражающуюся в сотнях или тысячах строк кода на языке Tcl, без потребности вызова новых программных средств, путем простого нажатия на клавишу мыши (не наблюдая существенных задержек при использовании современных рабочих станций).
Третьим преимуществом языка Tcl является то, что его можно применять в качестве языка «склейки» приложений. Например, любое основанное на Tcl и использующее Tk оконное приложение может направить свой скрипт любому другому аналогично ориентированному приложению. С использованием Tcl/Tk можно создавать приложения, работающие в стиле мультимедиа, и опять же они смогут обмениваться скриптами, поскольку пользуются общим интерпретатором командного языка Tcl и общей внешней библиотекой Tk.
Наконец, четвертым удобством интегрированного пакета Tcl/Tk является удобство пользователей. Для написания нового приложения в среде Tcl/Tk достаточно выучить несколько совершенно необходимых команд, и этого окажется достаточно. Другими словами оказывается возможным инкрементальный (пошаговый) стиль погружения в предмет. Такая возможность всегда радует сердце и греет душу.
Впрочем, заметим, что далеко не все программисты разделяют выраженное выше глубоко радостное отношение разработчиков Tcl/Tk к своему продукту.
Источник
