: Программирование в среде X Window на основе библиотеки Xlib :

С о д е р ж а н и е

Введение

I. Базовые понятия X Window
Характеристики X-окна
Менеджер окон
Свойства и атомы
Первый пример
События
Атрибуты окна
Операции над окнами

II. Текст и графика
Графический контекст
Характеристики графического контекста
Вывод текста, работа с шрифтами
Использование цвета
Битовые и пиксельные карты
Изменяем курсор мыши

III. Работа с внешними устройствами
Клавиатура
Мышь

IV. Ресурсы программ
Формат файла ресурсов
Доступ к ресурсам программ

V. Взаимодействие клиентов
Механизм свойств
Работаем с менеджером окон

VI. Дополнительная информация

VII. Литература

Первый пример

Начнем изучение с программы, рисующей на экране строку, например "First, example!". Для начала рассмотрим основные шаги, необходимые для работы в X Window. Этот пример можно в дальнейшем можно использовать как шаблон для ваших собственных более сложных программ.

Программа должна выполнить следующие действия:

Установить соедининение клиента с X сервером при помощи функции XOpenDisplay(), в случае неудачи выход с сообщением об ошибке.
Получить информацию о физическом экране, это можно использовать, чтобы вычислить желаемый размер окна.
Создать окно с помощью функции XCreateSimpleWindow().
Установить свойства для менеджера окна.
Выбрать тип события, который будет обрабатываться XSelectInput().
Создать графический контекст, чтобы управлять запросами на прорисовку.
Показать окно с помощью функции XMapWindow().
Бесконечный цикл для приёма событий
Создать запрос на перерисовку Expose, также здесь описываются действия программы по умолчанию.
Добавить другие события, KeyPress, ButtonPress, или другие.

#include <X11/Xlib.h>
#include <X11/Xutil.h>
#include <X11/Xos.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define X 0
#define Y 0
#define WIDTH 200
#define HEIGHT 200
#define WIDTH_MIN 50
#define HEIGHT_MIN 50
#define BORDER_WIDTH 5
#define TITLE "Example"
#define ICON_TITLE "Example"
#define PRG_CLASS "Example"

/*
* SetWindowManagerHints - функция, которая передает информацию о
* свойствах программы менеджеру окон. 
*/

static void SetWindowManagerHints ( 
 Display * display, 		/*Указатель на структуру Display */
 char * PClass, 		/*Класс программы */
 char * argv[],   		/*Аргументы программы */
 int argc,    			/*Число аргументов */
 Window window,    		/*Идентификатор окна */
 int x,     			/*Координаты левого верхнего */
 int y,	   				/*угла окна */
 int win_wdt,			/*Ширина  окна */
 int win_hgt,  			/*Высота окна */
 int win_wdt_min,			/*Минимальная ширина окна */
 int win_hgt_min, 		/*Минимальная высота окна */
 char * ptrTitle,  		/*Заголовок окна */
 char * ptrITitle,	/*Заголовок пиктограммы окна */
 Pixmap pixmap 	/*Рисунок пиктограммы */
)
{
 XSizeHints size_hints; /*Рекомендации о размерах окна*/

 XWMHints wm_hints;
 XClassHint class_hint;
 XTextProperty windowname, iconname;

 if ( !XStringListToTextProperty (&ptrTitle, 1, &windowname ) ||
    !XStringListToTextProperty (&ptrITitle, 1, &iconname ) ) {
  puts ( "No memory!\n");
  exit ( 1 );
}

size_hints.flags = PPosition | PSize | PMinSize;
size_hints.min_width = win_wdt_min;
size_hints.min_height = win_hgt_min;
wm_hints.flags = StateHint | IconPixmapHint | InputHint;
wm_hints.initial_state = NormalState;
wm_hints.input = True;
wm_hints.icon_pixmap= pixmap;
class_hint.res_name = argv[0];
class_hint.res_class = PClass;

XSetWMProperties ( display, window, &windowname,
  &iconname, argv, argc, &size_hints, &wm_hints,
  &class_hint );
}

/* main - основная функция программы */

void main(int argc, char *argv[])
{
 Display * display;  /* Указатель на структуру Display */
 int ScreenNumber;    /* Номер экрана */
 GC gc;				/* Графический контекст */
 XEvent report;
 Window window;

 /* Устанавливаем связь с сервером */
 if ( ( display = XOpenDisplay ( NULL ) ) == NULL ) {
  puts ("Can not connect to the X server!\n");
  exit ( 1 );
 }

 /* Получаем номер основного экрана */
 ScreenNumber = DefaultScreen ( display );

 /* Создаем окно */
 window = XCreateSimpleWindow ( display,
     RootWindow ( display, ScreenNumber ),
     X, Y, WIDTH, HEIGHT, BORDER_WIDTH,
     BlackPixel ( display, ScreenNumber ),
     WhitePixel ( display, ScreenNumber ) );

 /* Задаем рекомендации для менеджера окон */
 SetWindowManagerHints ( display, PRG_CLASS, argv, argc,
   window, X, Y, WIDTH, HEIGHT, WIDTH_MIN,
   HEIGHT_MIN, TITLE, ICON_TITLE, 0 );

 /* Выбираем события,  которые будет обрабатывать программа */
 XSelectInput ( display, window, ExposureMask | KeyPressMask );

 /* Покажем окно */
 XMapWindow ( display, window );

 /* Создадим цикл получения и обработки ошибок */
 while ( 1 ) {
  XNextEvent ( display, &report );

  switch ( report.type ) {
    case Expose :
     /* Запрос на перерисовку */
     if ( report.xexpose.count != 0 )
      break;

     gc = XCreateGC ( display, window, 0 , NULL );

     XSetForeground ( display, gc, BlackPixel ( display, 0) );
     XDrawString ( display, window, gc, 20,50,
       "First example", strlen ( "First example" ) );
     XFreeGC ( display, gc );
     XFlush(display);
     break;

    case KeyPress :
     /* Выход нажатием клавиши клавиатуры */
     XCloseDisplay ( display );
     exit ( 0 );
  }
 }
}

Исходный код программы example1.c

Для сборки программы используется команда:

cc -o primer1.out primer1.c -lX11 -L/usr/X11R6/lib

Здесь cc - имя исполняемого файла компилятора. Как правило, это символическая ссылка на реальное имя компилятора (например, gcc). Параметр -o задает имя исполняемого файла; в нашем случае это hello. -lX11 указывает на необходимость подключения библиотеки Xlib, а -L/usr/X11R6/lib определяет путь к ней.

На рис. 1.3 показан внешний вид приложения после его запуска.

Рис. 1.3. Окно приложения xhello в среде KDE

Программа использует ряд функций, предоставляемых библиотекой Xlib: XOpenDisplay(), XCreateSimpleWindow() и др. Их прототипы, стандартные структуры данных, макросы и константы описаны в следующих основных файлах-модулях: <X11/Xlib.h>, <X11/Xutil.h>, <X11/X.h>, <X11/X11.h>.

Перейдем к рассмотрению самой программы. Она начинается установлением связи с Х-сервером. Делает это функция XOpenDisplay(). Ее аргумент определяет сервер, с которым надо связаться. Если в качестве параметра XOpenDisplay() получает NULL, то она открывает доступ к серверу, который задается переменной среды (environment) DISPLAY. И значение этой переменной, и значение параметра функции имеют следующий формат: host:server.screen, где host - имя компьютера, на котором выполняется сервер, server - номер сервера (обычно это 0), а screen - это номер экрана.

Функция XOpenDisplay() возвращает указатель на структуру типа Display. Это большой набор данных, содержащий информацию о сервере и экранах. Указатель следует запомнить, т.к. он используется в качестве параметра во многих функциях Xlib.

XOpenDisplay() соединяет программу с X сервером, используя протоколы TCP или DECnet, или же с использованием некоторого локального протокола межпроцессного взаимодействия. Если имя машины и номер дисплея разделяются одним знаком двоеточия (:), то XOpenDisplay() производит соединение с использованием протокола TCP. Если же имя машины отделено от номера дисплея двойным двоеточием (::), то для соединения используется протокол DECnet. При отсутствии поля имени машины в имени дисплея, то для соединения используется наиболее быстрые из доступных протоколов. Конкретный X сервер может поддерживать как все, так и некоторые из этих протоколов связи. Конкретные реализации Xlib могут дополнительно поддерживать другие протоколы.

Если соединение проведено удачно, XOpenDisplay() возвращает указатель на структуру Display, которая определяется в <X11/Xlib.h>. Если же установить соединение не удалось, то XOpenDisplay() возвращает NULL. После успешного вызова XOpenDisplay() клиентской программой могут использоваться все экраны дисплея. Номер экрана возвращается функцией XDefaultScreen(). Доступ к полям структур Display и Screen возможен только посредством использования макроопределений и функций.

После того, как связь с сервером установлена, программа "Hello" определяет номер экрана. Для этого используется функция XDefaultScreen(), возвращающий номер основного экрана. Переменная nScreenNum может иметь значение от 0 до величины (ScreenCount(display)-1). Макрос XScreenCount() позволяет получить число экранов, обслуживаемых сервером.

Следующий шаг - создание окна и показ его на дисплее. Для этого программа обращается к фунуции XCreateWindow() или XCreateSimpleWindow(). Для простоты мы используем вторую функцию, параметры которой задают характеристики окна.

  PrWind = XCreateSimpleWindow (
      display, /* указатель на структуру Display */
      RootWindow (display, nScreenNum), /* родительское окно, в данном случае,
			это основное окно программы */
      WND_X, WND_Y,  /* начальные x и y координаты верхнего
					левого угла окна программы */
      WND_WIDTH, WND_HEIGHT,  /* ширина окна и высота окна */
      WND_BORDER_WIDTH, /* ширина края окна */
      BlackPixel ( display, nScreenNum ),  /* цвет переднего плана окна */
      WhitePixel ( display, nScreenNum )   /* цвет фона окна */
     );

Для задания цветов окна используются функции XBlackPixel() и XWhitePixel(). Они возвращают значения пикселей, которые считаются на данном дисплее и экране соответствующими "черному" и "белому" цветам. Функция XCreateSimpleWindow() (XCreateWindow()) возвращает значение типа Window. Это целое число, идентифицирующее созданное окно.

Среди параметров функций, создающих окна, есть те, которые определяют положение окна и его размеры. Эти аргументы принимаются во внимание системой X Window. Исключение составляет случай, когда родительским для создаваемого окна является "корневое" окно экрана. В этом случае решение о положение окна и его размерах принимает менеджер окон. Программа может пытаться повлиять на решение менеджера окон, сообщив ему свои "пожелания" с помощью функции XSetWMProperties().

Из листинга видно, что программа может сообщить менеджеру следующие параметры:

имя (заголовок) окна;
имя пиктограммы окна;
саму пиктограмму;
параметры argc и argv, передаваемые от UNIX программе;
желаемое положение окна, его размеры, другие рекомендации о его геометрии.

Имя окна и имя пиктограммы должны быть в начале преобразованы в "текстовые свойства", описываемые структурами типа XTextProperty. Это выполняется функцией XStringListToTextProperty().

Для передачи информации о желаемой геометрии окна используется структура XSizeHints.

X Window позволяет сообщить менеджеру также следующее:

начальное состояние окна; нормальное или минимизированное;
воспринимает ли окно ввод с клавиатуры;
класс программы и ее имя для чтения ресурсов из базы данных ресурсов.

После того, как "рекомендации" менеджеру окон переданы, программа выбирает события, на которые она будет реагировать. Для этого вызывается функция XSelectInput(). Ее последний аргумент есть комбинация битовых масок (флагов). В нашем случае это ExposureMask or KeyPressMask. ExposureMask сообщает X Window, что программа обрабатывает событие Expose. Оно посылается сервером каждый раз, когда окно должно быть перерисовано. KeyPressMask выбирает событие KeyPress - нажатие клавиши клавиатуры.

Теперь окно программы создано, но не показано на экране. Чтобы это произошло, надо вызвать функцию XMapWindow(). Заметим, что из-за буферизации событий библиотекой Xlib, окно не будет реально нарисовано, пока программа не обратится к функции получения сообщений от сервера XNextEvent().

Программы для X построены по принципу управляемости событиями. Поэтому, после того, как окно создано, заданы необходимые параметры для менеджера окон, основная ее работа - это получать сообщения от сервера и откликаться на них. Выполняется это в бесконечном цикле. Очередное событие "вынимается" функцией XNextEvent(). Само оно есть переменная типа XEvent, который представляет собой объединение структур. Каждое событие Expose, KeyPress и т.д.) имеет свои данные (и, следовательно, свое поле в объединении XEvent).

При получении сообщения Expose программа перерисовывает окно. Это событие является одним из наиболее важных событий, которые приложение может получить. Оно будет послано нашему окну в одном из различных случаев:

другое окно перекрыло часть нашего;
наше окно было выведено поверх всех других окон;
наше окно впервые прорисовывается на экране;
наше окно было восстановлено после сворачивания.

Когда мы получаем событие Expose, мы должны взять данные события из члена xexpose объединения XEvent. Он содержит различные интересные поля:

count - количество других событий Expose, ожидающие в очереди событий сервера. Это может быть полезным, если мы получаем несколько таких сообщений подряд - рекомендуется избегать перерисовывать окно, пока мы не получим последнее из их (то есть пока count не равно 0).

window - идентификатор окна, которому было послано сообщение Expose (в случае, если приложение зарегистрировало это событие в различных окнах).

x, y - координаты верхнего левого угла области окна, которая должна быть перерисована.

width, height - ширина и высота области окна, которая должна быть перерисована.

Действия по обработке Expose начинаются с создания графического контекста - структуры, которая содержит данные, необходимые для вывода информации, в нашем случае - текста: gc = XCreateGC (display, window, 0, NULL);

После этого рисуется строка "First example!". Более графический контекст не нужен - он уничтожается: XFreeGC (display, gc);

Окно может получить несколько событий Expose одновременно. Чтобы не перерисовывать себя многократно, программа дожидается прихода последнего из них и только потом осуществляет вывод.

Приход события KeyPress означает, что программу надо завершить: прекратить связь с сервером: XCloseDisplay (display); и вызвать функцию exit().

XCloseDisplay() закрывает соединение с Х сервером, закрывает все окна и удаляет идентификаторы ресурсов, созданных клиентом на дисплее. Для удаления только окна без разрыва связи с Х сервером необходимо использовать функции XDestroyWindow() и XDestroySubWindows().

<<< Содержание >>>