Linux下的GTK圖形界面編程

【摘要】 本文介紹了Linux平臺下的Xwindow圖形窗口編程工具GTK，并給出了用GTK編程的基本要素和步驟。 【關(guān)鍵詞】GTK，回調(diào)函數(shù)，消息處理器，調(diào)節(jié)器GTK(GIMP Toolkit)是一個(gè)圖形用戶編程的接口工具。它注冊完全免費(fèi)，所以用來開發(fā)自由軟件或商業(yè)軟件都不需要花費(fèi)什么�，F(xiàn)在很多Linux集成系統(tǒng)都已經(jīng)將GTK1.2版本打包進(jìn)去了。包括RedHat Linux 6.0以上版本，還有中文化的Turbo Linux等等。它也越來越被普遍的應(yīng)用于UNIX系統(tǒng)編程。

還有一個(gè)組件叫Glib，它包含了一些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的新擴(kuò)展用來提高GTK的兼容性。用于Linux系統(tǒng)的某些函數(shù)可能不適合標(biāo)準(zhǔn)的UNIX系統(tǒng)，例如g_strerror()函數(shù)等等。某些函數(shù)也擴(kuò)展了GNUC的一般功能，例如g_malloc函數(shù)就有自己加強(qiáng)的調(diào)試功能。

GTK可以與多種語言綁定，包括C++, Guile, Perl, Python, Ton, Ada95, Objective C, Free Pascal, Eiffel。用標(biāo)準(zhǔn)C開發(fā)的程序，編譯軟件可用GNU并附帶上GTK選項(xiàng)即可。想用除了標(biāo)準(zhǔn)C以外的其它語言來開發(fā)Xwindow圖形用戶程序，則需要先參考一下有關(guān)綁定軟件的內(nèi)容（HTTP:// www.gtk.org）。 如果用C++語言來調(diào)用GTK進(jìn)行開發(fā)，可以用已經(jīng)和C++綁定的軟件叫GTK--軟件,來提供一個(gè)比GTK更好的C++編譯環(huán)境。

目前已經(jīng)開發(fā)出來GTK的增強(qiáng)版GTK+。GTK+是將GTK，GDK，GLIB集成在一起的開發(fā)包，可以工作在許多類似于UNIX的系統(tǒng)上，沒有GTK的平臺限制。

1．GTK的消息處理機(jī)制

下面我們先看一個(gè)基本的例子，該例子產(chǎn)生一個(gè)200×200像素的窗口。它不能自己退出，只能通過shell來殺死進(jìn)程（調(diào)用kill命令）。

/*例子 base.c */

#include <gtk/gtk.h>

int main( int argc,char *argv[ ] ){

GtkWidget *window;

gtk_init (&argc, &argv); /* 初始化顯示環(huán)境 */

window = gtk_window_new (GTK_WINDOW_TOPLEVEL); /* 創(chuàng)建一個(gè)新的窗口*/

gtk_widget_show (window); /*顯示窗口*/

gtk_main (); /*進(jìn)入睡眠狀態(tài)，等待事件激活*/

return(0);

}

從上面的程序可以看出，GTK是一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)工具包，當(dāng)它運(yùn)行到gtk_main()函數(shù)時(shí)會(huì)自動(dòng)睡眠，直到有事件發(fā)生，控制權(quán)轉(zhuǎn)讓給相應(yīng)的函數(shù)調(diào)用，在該函數(shù)中可以用標(biāo)準(zhǔn)C寫出相應(yīng)的事物邏輯。這與windows 上的程序處理是一樣的。

對窗口對象上發(fā)生的事件（如按下鼠標(biāo)，激活鍵盤等），GTK也有相應(yīng)的消息信號產(chǎn)生。這時(shí)就需要程序員創(chuàng)建一個(gè)信號處理器來捕獲該信號，并告訴GTK程序事件發(fā)生后調(diào)用哪個(gè)回調(diào)函數(shù)。信號處理器的創(chuàng)建函數(shù)定義如下：

gint gtk_signal_connect( GtkObject *object, gchar *name,

GtkSignalFunc callback_func, gpointer func_data );

返回值是一個(gè)區(qū)分同一對象中的事件與不同回調(diào)函數(shù)的關(guān)聯(lián)標(biāo)簽。這樣可以做到一個(gè)對象的一個(gè)信號就有任意多個(gè)回調(diào)函數(shù)，并且每一個(gè)都會(huì)按照聲明的順序執(zhí)行。函數(shù)調(diào)用的第一個(gè)參數(shù)是產(chǎn)生信號的widget組件（即按鈕等窗口構(gòu)件），而name則是希望捕獲的信號或事件的名稱，callback_func則是事件發(fā)生后所調(diào)用的回調(diào)函數(shù)名稱，而第四個(gè)參數(shù)func_data則是傳遞給回調(diào)函數(shù)的參數(shù)。

回調(diào)函數(shù)要定義在主程序的前面，它們的一般格式都如下所示：

void callback_func( GtkWidget *widget, gpointer func_data );

調(diào)用下面這個(gè)方法將允許你將回調(diào)函數(shù)與事件的關(guān)聯(lián)斷開：

void gtk_signal_disconnect( GtkObject *object, gint id );

該函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)就是上述gtk_signal_connect（）函數(shù)的返回值，即關(guān)聯(lián)標(biāo)簽。第一個(gè)參數(shù)指向了去除關(guān)聯(lián)的對象名稱。這樣可以做到斷開事件與回調(diào)函數(shù)的關(guān)聯(lián)，使得事件發(fā)生后，不會(huì)調(diào)用相關(guān)的回調(diào)函數(shù)。

2. 布局格式

　

2.1打包盒子

對GTK顯示格式的控制是通常通過打包盒子來完成的。widget組件打包可以采用兩種方式，水平盒子和垂直盒子。若將widget組件打包進(jìn)平行盒子，組件就被依次水平的插入窗口；若是垂直盒子，則組件排列是垂直的。產(chǎn)生新的水平盒子的函數(shù)為

GtkWidget *gtk_hbox_new (gint homogeneous, gint spacing);

參數(shù)homogeneous是用來控制是否盒子中的每個(gè)組件都有同樣的大小（例如水平盒子中的控件有同樣的寬度，垂直盒子中的控件有同樣的高度）。Spacing參數(shù)是組件之間的間隔。

垂直盒子的創(chuàng)建函數(shù)是gtk_vbox_new（），定義與水平盒子一致。

gtk_box_pack_start()和gtk_box_pack_end()函數(shù)是用來將打包對象放入這些盒子中的。

void gtk_box_pack_start( GtkBox *box, GtkWidget *child,

gint expand, gint fill, gint padding );

第一個(gè)參數(shù)是你將組件打進(jìn)去的盒子指針，第二個(gè)參數(shù)是你將要打進(jìn)去的組件指針。Expand參數(shù)是用來控制是否允許組件擴(kuò)展至分配給盒子空間的大小（選TRUE），還是盒子的大小收縮到組件那么大（選FALSE）。函數(shù)中的fill參數(shù)是用來控制是否將多余的空間分配給組件，即將組件擴(kuò)展到盒子的大�。ㄟxTRUE），或者多余的空間不變，保留作為盒子和打包組件間的間隔。該參數(shù)只有在expand參數(shù)取TRUE時(shí)才有效。Padding參數(shù)是指組件四周與盒子的間隔大小。

注意fill取FALSE值，expand取TRUE值時(shí)與expand取FALSE值，fill值無效的區(qū)別。前者的盒子仍是原來創(chuàng)建盒子時(shí)指定的大小，而后者的盒子已經(jīng)縮小到打包組件的大小了。

gtk_box_pack_end()函數(shù)的參數(shù)與上面描述的一致。只是排列順序分別是從下到上，從右到左。

最后將所有的盒子或組件打包到一個(gè)大盒子中，用gtk_container_add()函數(shù)將盒子加入窗口即可。

2.2表格打包

我們可以產(chǎn)生一個(gè)表格，將widget組件一一放入。Widget組件將占據(jù)所有分配給它的空間。創(chuàng)建表格是用下面的函數(shù)：

GtkWidget *gtk_table_new( gint rows, gint columns,

gint homogeneous );

第一個(gè)參數(shù)，顯而易見，是表格的行數(shù)。后面的參數(shù)則是表格的列數(shù)。homogeneous參數(shù)則是用來安排表格間隔大小。如果它取TRUE，則表格中每個(gè)小格的大小用表格中最大組件的大小來設(shè)置的，所有的小格大小都是一樣的。如果homogeneous參數(shù)取FALSE的，每個(gè)小格的大小都用同行中最高組件的高度，同列中最寬組件的寬度。

將一個(gè)widget組件放入一個(gè)表格，用下面的函數(shù)：

void gtk_table_attach( GtkTable *table, GtkWidget *child, gint left_attach,

gint right_attach, gint top_attach, gint bottom_attach,

gint xoptions, gint yoptions, gint xpadding, gint ypadding );

left_attach參數(shù)和right_attach參數(shù)將指出在哪兒放置組件，以及用了多少盒子。如果你想在兩行兩列的表格中的右下小格中加入一個(gè)按鈕，并且想讓按鈕充滿那個(gè)小格，則參數(shù)可以選擇left_attach = 1, right_attach = 2, top_attach = 1, bottom_attach = 2。其實(shí)left_attach也就是組件所在小格的左邊框是表格的第幾條邊數(shù)，其它依此類推。

參數(shù)xoptions和yoptions是用來確定打包選項(xiàng)的，可以用OR來選擇多個(gè)選項(xiàng)。

3. 調(diào)節(jié)器

   GTK有很多組件可以用鼠標(biāo)或鍵盤來調(diào)整，例如范圍組件（Range Widget）。還有一些組件在整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域的一部分是可調(diào)整的，例如文本組件（Text Widget）和視口組件（Viewport Widget）。

   很明顯，程序是要能夠?qū)�可調(diào)整組件所產(chǎn)生的變化進(jìn)行處理。一種解決辦法是讓可調(diào)整組件在釋放自己的信號時(shí)，將調(diào)整數(shù)據(jù)值傳遞信號處理器�；蛘哂昧硗庖环N解決方法將調(diào)整數(shù)據(jù)值放入一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由程序訪問該結(jié)構(gòu)來獲得改變的參數(shù)值。有時(shí)候你可能需要將幾個(gè)可調(diào)整組件的調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)，調(diào)整一個(gè)也會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)的變化。最明顯的例子就是滾動(dòng)條與文本編輯框組件的處理。如果這些相關(guān)聯(lián)的組件分別有自己處理調(diào)整數(shù)據(jù)的方法，則程序員必須自己寫一個(gè)信號處理器，將一個(gè)組件的調(diào)整數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一個(gè)組件的調(diào)整數(shù)據(jù)，并調(diào)用調(diào)整設(shè)置函數(shù)將該值設(shè)置進(jìn)去。

   GTK調(diào)用了調(diào)節(jié)器成功的解決了這個(gè)問題。調(diào)節(jié)器不是組件，而是存儲(chǔ)和傳遞調(diào)整數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。最典型的調(diào)整器應(yīng)用是存儲(chǔ)配置參數(shù)和范圍組件的值。不同的是調(diào)整器也是從對象（Object）繼承而來的，它有許多不同于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性。最重要的是，它也會(huì)釋放信號，并且這些信號不僅可以被程序捕獲來響應(yīng)用戶的調(diào)整和編輯，還可以在可調(diào)整組件中透明的傳播調(diào)整數(shù)據(jù)。

   一般調(diào)節(jié)器會(huì)創(chuàng)建組件時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建。例如讓文本組件和滾動(dòng)條組件用同一個(gè)調(diào)節(jié)器如下所示：

   text = gtk_text_new (NULL, NULL);

   /* 將剛創(chuàng)建的調(diào)節(jié)器用于垂直滾動(dòng)條 */

   vscrollbar = gtk_vscrollbar_new (GTK_TEXT(text)->vadj);

   調(diào)節(jié)器是從對象Object繼承下來的。所以它與其它的組件對象一樣，能夠產(chǎn)生信號。當(dāng)好幾個(gè)組件共享一個(gè)調(diào)節(jié)器時(shí)，它們都會(huì)和一個(gè)信號處理器相關(guān)聯(lián)。這個(gè)信號處理器是用來處理“value_changed”信號的，跟程序中處理信號是一樣。下面是在GtkAdjustmentClass結(jié)構(gòu)中該信號的定義：

   void (* value_changed) (GtkAdjustment *adjustment);

   不同的可調(diào)整組件都用一個(gè)調(diào)節(jié)器時(shí)，任何一個(gè)組件發(fā)生調(diào)整變化都會(huì)產(chǎn)生該信號。有兩種情況會(huì)導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象的發(fā)生。第一種情況是用戶在用鼠標(biāo)或鍵盤調(diào)整該組件（例如拉滾動(dòng)條），或者直接在程序中用gtk_adjustment_set_value()函數(shù)來改變調(diào)節(jié)器中的value值。

   當(dāng)調(diào)節(jié)器的upper參數(shù)和lower參數(shù)被重新配置時(shí)，就象用戶需要給一個(gè)文本編輯框加入了更多的文本后，調(diào)節(jié)器就會(huì)釋放出“changed”信號。它的定義如下：

   void (* changed) (GtkAdjustment *adjustment);

   范圍組件將該信號與一個(gè)信號處理器相關(guān)聯(lián)，并隨時(shí)在面板上反映參數(shù)的變化。舉個(gè)例子，滾動(dòng)條中滑動(dòng)鍵的大小與調(diào)節(jié)器中upper，lower值之差正好成反比。一旦前者有任何改變，面板上的顯示也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生變化。

   不需要在程序中將一個(gè)信號處理器與該信號相關(guān)聯(lián)，一切都是GTK完成的。如果你直接設(shè)置了調(diào)節(jié)器的這些參數(shù)，則需要在程序中調(diào)用下面的語句來釋放信號：

   gtk_signal_emit_by_name (GTK_OBJECT (adjustment), "changed");

4. 創(chuàng)建組件小結(jié)

   從上面可看出，創(chuàng)建一個(gè)widget組件可以用以下幾個(gè)步驟完成：

   1. gtk_*_new()—調(diào)用一個(gè)非常有用的函數(shù)來產(chǎn)生一個(gè)新的widget組件。

　

4.2用gtk_box_pack_start（）函數(shù)連接所有的信號和事件，產(chǎn)生相應(yīng)的事件處理器來調(diào)用回調(diào)函數(shù)。

4.3設(shè)置widget組件以及調(diào)節(jié)器的特性。

4.4用合適的函數(shù)將widget組件打包到一個(gè)容器（盒子或表格）中，例如gtk_box_container_start()函數(shù)或者gtk_container_add()函數(shù)等。

4.5用gtk_widget_show()函數(shù)來顯示組件。

用上述方法可創(chuàng)建出程序員所需要的任意窗口構(gòu)件，再將容器打入窗口并顯示窗口之后，程序便進(jìn)入主循環(huán)睡眠狀態(tài)，主程序編制也就結(jié)束了。事件的處理邏輯放到回調(diào)函數(shù)中編制。

編譯程序用下面的命令：

gcc my_prog.c –o my_prog.o –lgtk –lgdk ↙

完成后在Xwindow環(huán)境下運(yùn)行my_prog.o程序即可。

　

目前X窗口（Xwindow）和GNU編譯系統(tǒng)已成為應(yīng)用linux或unix操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)工作站和大型計(jì)算機(jī)上最主要的圖形用戶界面系統(tǒng)，在微機(jī)上也有廣泛應(yīng)用。而GTK正是兩者結(jié)合的編程開發(fā)包。它比以往用的Xwindow/Motif編程更為簡單方便，功能也很強(qiáng)大，有著較好的應(yīng)用前景。目前網(wǎng)上已經(jīng)有很多利用該軟件包開發(fā)出來的自由發(fā)布軟件，極大的豐富了Linux平臺的應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

1.《GTK Turtoil》 Peter Mattis, Spencer Kimball, Josh MacDonald著 http://www.gtk.org

　

2.《linux系統(tǒng)管理指南》 M.F.Komarinski，C.Collet著 曉冬 馬丁譯 1999，清華大學(xué)出版社

3.《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程》 W.Richard Stevens著 1998，清華大學(xué)出版社

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