Введение в GTK+

Теперь, когда вы познакомились с системой X Window System, самое время рассмотреть комплект инструментальных средств GTK+ Toolkit. GTK+ появился на свет как часть популярного графического редактора GNU Image Manipulation Program (GIMP), от которого он и унаследовал свое имя (The Gimp ToolKit). Очевидно, что программисты GIMP всерьез предвидели превращение GTK+ в самостоятельный проект, поскольку он вырос и стал один из самых мощных и популярных комплектов инструментов. Домашнюю страницу проекта GTK+ можно найти по адресу https://www.gtk.org/.

Примечание

В итоге, GTK+ — это библиотека, которая существенно упрощает создание графических интерфейсов пользователя (Graphical User Interface, GUI), предоставляя набор готовых компонентов, именуемых виджетами которые вы соединяете вместе с помощью легких в использовании вызовов функций, включенных в логическую структуру вашего приложения

Несмотря на то, что GTK+ — это проект GNU, как и GIMP, он выпущен на условиях более либеральной лицензии (Lesser General Public License, Стандартная общественная лицензия ограниченного применения GNU), которая освобождает программное обеспечение (включая патентованное программное обеспечение с закрытым программным кодом), написанное с использованием GTK+, от уплаты лицензионных вознаграждений или авторских гонораров, а также других ограничений.

Комплект GTK+ целиком написан на языке C и большая часть программного обеспечения GTK+ также написана на C. К счастью, существует ряд привязок к языкам (linguage binding), позволяющих применять GTK+ в предпочитаемом вами языке программирования, будь то C++, Python, PHP, Ruby, Perl, C# или Java.

Комплект GTK+ сформирован как надстройка для ряда других библиотек. К ним относятся следующие:

GLib — предоставляет низкоуровневые структуры данных, типы, поддержку потоков, циклов событий и динамической загрузки;
GObject — реализует объектно-ориентированную систему на языке C, не требующую применения языка C++;
Pango — поддерживает визуализацию и форматирование текста;
ATK — помогает создавать приложения с доступом и возволяет пользователям запускать ваши приложения с помощью средств чтения экрана и других средств доступа;
GDK (GIMP Drawing Kit) — обрабатывает визуализацию низкоуровневой графики поверх библиотеки Xlib;
GdkPixbuf — помогает манипулировать изображениями в программах GTK+;
Cairo — библиотека для отрисовки векторной графики;
Xlib — предоставляет низкоуровневую графику в системах Linux и Unix.

Система типов Glib

Если вы когда-нибудь просматривали программный код GTK+, то могли удивиться, увидев множество типов данных языка C с префиксом g, например, gint, gchar, gshort, а также незнакомые типы gint32 и gpointer. Дело в том, что комплект GTK+ основан на библиотеках переносимости языка C (portability libraries), названных GLib и GObject, которые определяют эти типы для того, чтобы способствовать межплатформным разработкам.

GLib и GObject помогают межплатформным разработкам, обеспечивая стандартный набор типов данных замещения, функций и макросов для поддержки управления памятью и общих задач. Эти типы, функции и макросы означают, что, как программисты GTK+, мы можем быть уверены в том, что наш программный код надежно переносится на другие платформы и архитектуры.

В библиотеке GLib также определено несколько очень удобных констант:

#include <glib/gmacros.h>

#define FALSE 0
#define TRUE !FALSE

Дополнительные типы данных — это типы, служащие заменой для стандартных типов данных C (из соображений совместимости и читабельности) и гарантирующий одинаковый размер в байтах на всех платформах:

gint, guint, gchar, guchar, glong, gulong, gfloat и gdouble — просто замены для стандартных типов C для совместимости;
gpointer — синоним типа (void *);
gboolean — полезен для представления логических значений и служит оболочкой для int;
gint8, guint8, gint16, guint16, gint32 и guint32 — знаковые и беззнаковые типы с гарантированным размером в байтах.

Удобно то, что применение библиотек GLib и GObject почти прозрачно. GLib широко используется в GTK+, поэтому если у вас есть работающая установка GTK+, то вы обнаружите, что библиотека Glib уже установлена. Как вы увидите позже в этой главе, при программировании с помощью комплекта GTK+ вам даже не придется явно включать заголовочный файл glib.h.

Система объектов GTK+

Все, у кого уже есть опыт программирования GUI, возможно, поймут наше утверждение о строгой приверженности библиотек GUI концепции объектно-ориентированного программирования (ООП), настолько строгой, что все современные комплекты инструментов, включая GTK+, написаны в стиле объектно-ориентированного программирования.

Несмотря на то, что комплект инструментов GTK+ написан на чистом C, он поддерживает объекты и ООП благодаря библиотеке GObject. Эта библиотека поддерживает наследование объектов и полиморфизм с помощью макросов.

Давайте рассмотрим образец наследования и полиморфизма на примере иерархии объектов GtkWindow, взятой из документации GTK+ API.

GObject
╰── GInitiallyUnowned
    ╰── GtkWidget
        ╰── GtkContainer
            ╰── GtkBin
                ╰── GtkWindow

Этот список объектов говорит о том, что объект GtkWindow — потомок GtkBin, и, следовательно, любую функцию , которую вы вызываете с объектом GtkBin, вы можете вызвать и с объектом GtkWindow. Точно так же объект GtkWindow наследует из объекта GtkContainer, который в свою очередь наследует из объекта GtkWidget.

Для удобства все функции создания виджетов возвращают тип GtkWidget. Например,

GtkWidget *gtk_window_new (GtkWindowType type);

Предположим, что вы создаете объект GtkWindow и хотите передать возвращенное значение в функцию, ожидающую объект типа GtkContainer, например, такую, как gtk_container_add:

void gtk_container_add (GtkContainer *container, GtkWidget *widget);

Вы применяете макрос GTK_CONTAINER для приведения типов GtkWidget и GtkContainer:

GtkWidget *window = gtk_window_new (GTK_WINDOW_TOPLEVEL);
gtk_container_add (GTK_CONTAINER (window), awidget);

Назначение этих функций вы узнаете позже; сейчас просто отметьте для себя частое применение макросов. Для каждого возможного приведения типа существует макрос.

Примечание

Не беспокойтесь, если вам всё это не очень понятно; вам не нужно разбираться в подробностях ООП для того, чтобы освоить GNOME/GTK+. На самом деле это безболезненный способ усвоить идеи и преимущества ООП на базе знакомого вам языка C.

Знакомство с GNOME

GNOME — имя, данное проекту, начатому в 1997 г. программистами, работавшими в проекте GNU Image Manipulation Program (GIMP) над созданием унифицированного рабочего стола для Linux. Все были согласны с тем, что выбор ОС Linux как платформы рабочего стола тормозился отсутствием согласованной стратегии. В то время рабочий стол Linux напоминал Дикий Запад без общих стандартов или выработанных на практике приемов, и программисты могли делать всё, что вздумается. Без свободной группы, контролирующей меню рабочего стола, согласованное представление и отображение, документацию, трансляцию и т. д., освоение рабочего стола новичком было в лучшем случае путанным, а в худшем — непригодным.

Группа GNOME намеривалась создать рабочий стол для ОС Linux с лицензией GPL, разрабатывая утилиты и программы настройки в едином согласованном стиле, одновременно способствуя развитию стандартов для взаимодействия приложений, печати, управления сеансами и лучших приёмов в программировании GUI приложений.

Результаты их стараний очевидны: среда GNOME — основа стандартного рабочего стола Linux в дистрибутивах Debian, Fedora, Red Hat, Ubuntu и др. (рис. 1).

Первоначально название GNOME означало GNU Network Object Model Environment (среда сетевых объектных моделей GNU), что отражает одну из ранее поставленных задач, внедрение в систему Linux объектной интегрированной системы, такой как Microsoft OLE, для того, чтобы вы могли, например, встроить электронную таблицу в документ текстового процессора. Теперь поставлены новые задачи, и то, что сегодня нам известно как GNOME, — это законченная вреда рабочего стола, содержащая панель для запуска приложений, комплект программ и утилит, библиотеки программирования и средства поддержки разработчиков.

Перед тем как начать программировать, следует убедиться в том, что все необходимые библиотеки установлены.

Установка библиотек разработки GTK+

В этой главе вы будете работать с GTK+ 3, поэтому убедитесь в том, что установлены библиотеки версии 3.x.

В дистрибутиве Debian и основанных на Debian системах, таких как Ubuntu, вы можете использовать программу apt (или apt-get) для установки пакетов GTK+ с разных сайтов-зеркал (mirrors). Так для установки библиотек разработки GTK+ будет команда:

sudo apt install libgtk-3-dev

Опробуйте также демонстрационное приложение GTK+ — gtk3-demo, в котором показаны практически все виджеты и их оформление (рис. 2). Установить gtk3-demo можно командой:

sudo apt install gtk-3-examples

Рис. 2. `gtk3-demo` — демонстрационное приложение GTK+

Примечание

Для каждого виджета отображаются вкладки Info (Информация) и Source (Исходный код). На вкладке Source приведен программный код на языке C для применения данного виджета. На ней может быть представлено множество примеров.

Пример: Обычное окно GtkWindow

Давайте начнем программирование средствами GTK+ с простейшей из программ GUI — отображения окна. Вы увидите библиотеку GTK+ в действии и большой набор функциональных возможностей, получаемых из очень короткого программного кода.

Введите программу и назовите её gtk1.c:

#include <gtk/gtk.h>

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

    gtk_init(&argc, &argv);
    window = gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);
    gtk_widget_show(window);
    gtk_main();

    return 0;
}

Для компиляции gtk1.c введите следующую команду:

gcc gtk1.c -o gtk1 `pkg-config --cflags --libs gtk+-3.0`

Примечание

Будьте внимательны и набирайте обратные апострофы, а не обычные апострофы — помните о том, что обратные апострофы — это инструкции, заставляющие оболочку выполнить заключенную в них команду и добавить ее вывод в конец строки.

Когда вы выполните программу с помощью следующей команды, ваше окно должно раскрыться (рис. 3).

./gtk1

Учтите, что вы можете перемещать окно, изменять его размер, сворачивать и раскрывать его на весь экран.

Как это работает

Включить заголовочные файлы, необходимые для библиотек GTK+ и связанных с ними библиотек, можно с помощью одного оператора #include <gtk/gtk.h>. Далее вы объявляете окно как указатель на объект GtkWidget.

Затем для инициализации библиотек GTK+ следует выполнить вызов gtk_init, передав аргументы командной строки argc и argv. Это дает возможность GTK+ выполнить синтаксический анализ любых параметров командной строки, о которых комплект должен знать. Учтите, что вы всегда должны инициализировать GTK+ таким способом перед вызовом любых функций GTK+.

Суть примера заключается в вызове функции gtk_window_new. Далее приведен ее прототип:

GtkWidget *gtk_window_new (GtkWindowType type);

Параметр type может принимать в зависимости от назначения окна одно из двух значений:

GTK_WINDOW_TOPLEVEL — стандартное окно с рамкой;
GTK_WINDOW_POPUP — окно без рамки, подходящее для диалогового окна.

Почти всегда вы будете применять значение GTK_WINDOW_TOPLEVEL, потому что для создания диалоговых окон, как вы узнаете позже, есть гораздо более удобные способы.

Вызов gtk_window_new создает окна в памяти, таким образом у вас появляется возможность перед реальным выводом окна на экран заполнить его виджетами, изменить размер окна, его заголовок и т. д. Для того чтобы окно появилось на экране, выполните вызов функции gtk_widget_show:

gtk_widget_show(window);

Эта функция принимает указатель типа GtkWidget, поэтому вы просто предоставляете ссылку на свое окно.

Последним вы выполняете вызов функции gtk_main. Эта основная функция запускает процесс обмена информацией (interactivity process), передавая управление GTK+, и не возвращает его до тех пор, пока не будет выполнен вызов функции gtk_main_quit. Как видно в программе gtk1.c, этого никогда не происходит, поэтому приложение не завершается даже после закрытия окна. Проверьте это, щелкнув кнопкой мыши пиктограмму закрытия окна и убедившись в отсутствии строки приглашающей вводить команду. Вы исправите это поведение после того, как познакомитесь с сигналами и обратными вызовами в следующем разделе. Сейчас завершите приложение, нажав комбинацию клавиш <Ctrl>+<C> в окне командной оболочки, которое вы использовали для запуска программы gtk1.

Назад: Введение в систему X

Вернуться на главную страницу

Далее: События, сигналы и обратные вызовы