Страница:
Программирование в X Window средствами Free Pascal
А. П. Полищук, С. А. Семериков
Введение
Операционная система UNIX существует очень давно. Созданная более двадцати лет назад, она прошла в своем развитии несколько стадий, и в настоящее время представляет, пожалуй, наиболее развитую, но вместе с тем простую и элегантную (если не сказать больше) операционную систему. В UNIX есть все: параллельное выполнение многих программ, одновременная работа нескольких пользователей, виртуальная память, поддержка большого количества внешних устройств и сетей, развитые средства обработки текстов, мощные инструментальные средства для создания программного обеспечения. Система работает во всем мире на миллионах компьютеров разных типов.
В нашей стране UNIX был не очень распространен, и тому были свои причины. Во-первых, это существовавшая направленность на использование небольшого количества типов ЭВМ. В основном это были ЕС и СМ, на которых функционировали специально, под конкретную архитектуру разработанные, ОС, такие как ОС ЕС (IВМ 360/370), ОС РВ (RSХ-11) и РАФОС (RТ-11). Во-вторых, созданные у нас во второй половине 80-х версии UNIX (МОС для ЕС, ИНМОС и ДЕМОС для СМ) несколько запоздали. Аппаратура, на которой предполагалась их эксплуатация, морально устарела и в настоящее время практически не используется. В-третьих, до недавнего времени свободно распространяемые версии UNIX (в первую очередь Linux) не имели удобного графического интерфейса, столь привычного пользователям операционных систем семейства Windows.
Графические интерфейсы UNIX имеют давнюю историю. Первые программные разработки в этом направлении появились более 20 лет назад. Стандартом стала распределенная система X Window, которая позволяет рисовать на экране дисплея графические изображения, поддерживает концепцию окон и унифицирует работу с различными устройствами ввода-вывода на основе библиотеки Xlib. Для того чтобы облегчить программирование с применением Xlib (X11) и упростить создание пользовательских интерфейсов, существует несколько пакетов, из которых наиболее широко распространены X Toolkit Intrinsics (Xt), Athena (Xaw) и Motif (Xm). В последние годы появились два новых пакета: GTK+ и Qt, лежащих в основе популярных среди пользователей Linux графических интерфейсов GNOME и KDE.
Именно о программировании пользовательского интерфейса UNIX в системе X Window и будет идти речь в данной книге.
В нашей стране UNIX был не очень распространен, и тому были свои причины. Во-первых, это существовавшая направленность на использование небольшого количества типов ЭВМ. В основном это были ЕС и СМ, на которых функционировали специально, под конкретную архитектуру разработанные, ОС, такие как ОС ЕС (IВМ 360/370), ОС РВ (RSХ-11) и РАФОС (RТ-11). Во-вторых, созданные у нас во второй половине 80-х версии UNIX (МОС для ЕС, ИНМОС и ДЕМОС для СМ) несколько запоздали. Аппаратура, на которой предполагалась их эксплуатация, морально устарела и в настоящее время практически не используется. В-третьих, до недавнего времени свободно распространяемые версии UNIX (в первую очередь Linux) не имели удобного графического интерфейса, столь привычного пользователям операционных систем семейства Windows.
Графические интерфейсы UNIX имеют давнюю историю. Первые программные разработки в этом направлении появились более 20 лет назад. Стандартом стала распределенная система X Window, которая позволяет рисовать на экране дисплея графические изображения, поддерживает концепцию окон и унифицирует работу с различными устройствами ввода-вывода на основе библиотеки Xlib. Для того чтобы облегчить программирование с применением Xlib (X11) и упростить создание пользовательских интерфейсов, существует несколько пакетов, из которых наиболее широко распространены X Toolkit Intrinsics (Xt), Athena (Xaw) и Motif (Xm). В последние годы появились два новых пакета: GTK+ и Qt, лежащих в основе популярных среди пользователей Linux графических интерфейсов GNOME и KDE.
Именно о программировании пользовательского интерфейса UNIX в системе X Window и будет идти речь в данной книге.
1. Основы программирования в системе X Window
X Window или просто X - это система для создания графического пользовательского интерфейса на компьютерах, работающих под управлением операционной системы UNIX. X была создана в Массачусетском Технологическом Институте (США). В настоящее время уже выпущена версия 11.6 (X Window System Version 11 Release 6 или X11R6).
Особенностью системы является то, что она поддерживает работу как на отдельной ЭВМ, так и в сети. Это означает, что программа, "живущая" на одном компьютере, может с помощью X Window общаться с пользователем, сидящим за другой машиной. Система обеспечивает вывод графической информации на экран машины, воспринимает сигналы от внешних устройств, таких как клавиатура и мышь, и передает их программам. Заметим, что устройство вывода может иметь несколько экранов. X обеспечивает рисование на любом из них. Все это: экран (или экраны), а также устройства ввода (клавиатура или мышь) называются в терминах X Window дисплей.
X позволяет пользователю общаться со многими программами одновременно. Чтобы вывод из них не смешивался, система создает на экране дисплея "виртуальные" подэкраны - окна. Каждое приложение, как правило, рисует лишь в своем окне или окнах. X предоставляет набор средств для создания окон, их перемещения по экрану и изменения их размеров.
Как правило, программы имеют набор конфигурационных параметров - ресурсов. Это может быть цвет окна, тип шрифта, которым рисуется текст, и многое другое. Система стандартизует способ задания ресурсов приложений и содержит ряд процедур для работы с ними. Эта совокупность функций называется менеджером ресурсов(X recource manager или сокращенно Xrm). "Хранилище" параметров программы называется базой данных ресурсов.
Особенностью X Window является то, что она организует общение между самими программами и между программами и внешней средой путем рассылки событий. Событие- это единица информации, идентифицирующая происходящие в системе изменения или действия, и содержащая дополнительные сведения о них.
Особенностью системы является то, что она поддерживает работу как на отдельной ЭВМ, так и в сети. Это означает, что программа, "живущая" на одном компьютере, может с помощью X Window общаться с пользователем, сидящим за другой машиной. Система обеспечивает вывод графической информации на экран машины, воспринимает сигналы от внешних устройств, таких как клавиатура и мышь, и передает их программам. Заметим, что устройство вывода может иметь несколько экранов. X обеспечивает рисование на любом из них. Все это: экран (или экраны), а также устройства ввода (клавиатура или мышь) называются в терминах X Window дисплей.
X позволяет пользователю общаться со многими программами одновременно. Чтобы вывод из них не смешивался, система создает на экране дисплея "виртуальные" подэкраны - окна. Каждое приложение, как правило, рисует лишь в своем окне или окнах. X предоставляет набор средств для создания окон, их перемещения по экрану и изменения их размеров.
Как правило, программы имеют набор конфигурационных параметров - ресурсов. Это может быть цвет окна, тип шрифта, которым рисуется текст, и многое другое. Система стандартизует способ задания ресурсов приложений и содержит ряд процедур для работы с ними. Эта совокупность функций называется менеджером ресурсов(X recource manager или сокращенно Xrm). "Хранилище" параметров программы называется базой данных ресурсов.
Особенностью X Window является то, что она организует общение между самими программами и между программами и внешней средой путем рассылки событий. Событие- это единица информации, идентифицирующая происходящие в системе изменения или действия, и содержащая дополнительные сведения о них.
1.1 Основные понятия
1.1.1 Общее устройство X Window
Система X Window представляет совокупность программ и библиотек. Сердцем ее является отдельный UNIX-процесс, существующий на компьютере, к которому присоединен дисплей. Именно
серверзнает особенности конкретной аппаратуры, знает, что надо предпринять, чтобы закрасить пиксель на экране, нарисовать линию или другой графический объект. Он также умеет воспринимать сигналы, приходящие от клавиатуры и мыши.
Сервер общается с программами-клиентами, посылая или принимая от них порции (пакеты) данных. Если сервер и клиент работают на разных машинах, то данные посылаются по сети, если же компьютер один, то для передачи данных используется внутренний канал. Например, если сервер обнаруживает, что нажата кнопка мыши, то он подготавливает соответствующий пакет и посылает его тому клиенту, в чьем окне находится курсор мыши. И наоборот, если программе надо что-либо вывести на экран дисплея, то она создает необходимый пакет данных и посылает его серверу.
Состав пакетов и их последовательность определяются специальным протоколом. Но чтобы программировать для X, совсем не обязательно знать детали реализации сервера и протокола обмена. Система предоставляет библиотеку процедур, с помощью которых программы осуществляют доступ к услугам X на высоком уровне. Так для того, чтобы вывести на экран точку, достаточно вызвать процедуру XDrawPoint(), передав ей соответствующие параметры. Последняя выполняет всю черновую работу по подготовке и передачи пакетов данных серверу. Упомянутая библиотека называется Xlib. Она помещается в файле lX11.a (libX11.so), который, как правило, находится в каталоге /usr/X11R6/lib. Прототипы функций библиотеки, используемые ею структуры данных, типы и прочее определяется в файлах-заголовках из директории /usr/include/X11.
На рис. 1.1 представлена схема общения клиентов и сервера.
Рис. 1.1. Общая схема общения программ-клиентов и X-сервера
Посылка порций данных, особенно если она осуществляется через сеть, операция достаточно медленная. Чтобы повысить производительность системы, Xlib не отправляет пакеты сразу, а буферизует их в памяти машины, на которой выполняется программа-клиент. Собственно передача выполняется в тот момент, когда клиент вызывает процедуру, ожидающую получения событий от сервера, например XNextEvent(). Программа может явно инициировать отправку пакетов, обратившись к функциям XFlush() или XSync().
Сервер общается с программами-клиентами, посылая или принимая от них порции (пакеты) данных. Если сервер и клиент работают на разных машинах, то данные посылаются по сети, если же компьютер один, то для передачи данных используется внутренний канал. Например, если сервер обнаруживает, что нажата кнопка мыши, то он подготавливает соответствующий пакет и посылает его тому клиенту, в чьем окне находится курсор мыши. И наоборот, если программе надо что-либо вывести на экран дисплея, то она создает необходимый пакет данных и посылает его серверу.
Состав пакетов и их последовательность определяются специальным протоколом. Но чтобы программировать для X, совсем не обязательно знать детали реализации сервера и протокола обмена. Система предоставляет библиотеку процедур, с помощью которых программы осуществляют доступ к услугам X на высоком уровне. Так для того, чтобы вывести на экран точку, достаточно вызвать процедуру XDrawPoint(), передав ей соответствующие параметры. Последняя выполняет всю черновую работу по подготовке и передачи пакетов данных серверу. Упомянутая библиотека называется Xlib. Она помещается в файле lX11.a (libX11.so), который, как правило, находится в каталоге /usr/X11R6/lib. Прототипы функций библиотеки, используемые ею структуры данных, типы и прочее определяется в файлах-заголовках из директории /usr/include/X11.
На рис. 1.1 представлена схема общения клиентов и сервера.
Посылка порций данных, особенно если она осуществляется через сеть, операция достаточно медленная. Чтобы повысить производительность системы, Xlib не отправляет пакеты сразу, а буферизует их в памяти машины, на которой выполняется программа-клиент. Собственно передача выполняется в тот момент, когда клиент вызывает процедуру, ожидающую получения событий от сервера, например XNextEvent(). Программа может явно инициировать отправку пакетов, обратившись к функциям XFlush() или XSync().
1.1.2 X-окно
Как уже упоминалось ранее, окно - это базовое понятие в X. Оно представляет прямоугольную область на экране, предоставляемую системой программе-клиенту. Последняя использует окно для вывода графической информации. На рис. 1.2 показан общий вид окна в X Window.
Из рисунка видно, что окно имеет внутренность и край. Основными атрибутами окна являются ширина и высота внутренности, а также ширина края. Далее мы будем говорить ширина и высота, а слово "внутренность" станем опускать. Упомянутые параметры окна называются его геометрией.
С каждым окном связывается система координат. Ее начало находится в левом верхнем углу окна. Ось xнаправлена вправо, а ось y- вниз. Единица измерения по обеим осям - пиксель.
Окна могут быть двух типов: InputOutput (для ввода-вывода) и InputOnly (только для ввода). Окно первого типа - это обычное окно. Окно второго типа не может использоваться для рисования. У данного окна нет края, оно "прозрачно". Заметим, что окна этого типа используются достаточно редко.
X Window позволяет программе создавать несколько окон одновременно. Они связаны в иерархию, в которой одни являются родителями, а другие потомками. Сам сервер на каждом экране создает одно основное окно, которое является самым верхним родителем всех остальных окон. Это окно мы будем называть главным или корневым.
Корневое окно всегда занимает весь экран. Это окно не может уничтожаться, меняться размеры или сворачиваться. Когда приложение создает окна, сначала должно быть создано по крайней мере одно окно верхнего уровня. Это окно становится прямым потомком корневого окна до тех пор, пока не отобразится. Прежде, чем это окно отобразится, оконный менеджер извещается об операции размещения окна. Оконный менеджер имеет привилегию "удочерить" новое окно верхнего уровня. Это используется для добавления окна, которое будет содержать новое окно и использоваться, чтобы нарисовать рамку, заголовок окна, системное меню и т.п.
Если такое окно верхнего уровня (который в действительности не окно верхнего уровня после того, как "удочерение" произошло) создано, приложение может создать в этом окне дочернее. Потомок может отображаться только в своем родительском окне - при перемещении его окно "обрезается" границей родительского. Любое окно может содержать более чем одно дочернее окно, и в этом случае эти окна упорядочиваются во внутренний стек. Когда окно верхнего уровня "поднимается", все его окна-потомки "поднимаются" вместе с ним, с сохранением их внутреннего упорядочения. Если окно потомка "поднято", оно поднимается только относительно своих собратьев.
Рис. 1.2. Общий вид окна X Window
Из рисунка видно, что окно имеет внутренность и край. Основными атрибутами окна являются ширина и высота внутренности, а также ширина края. Далее мы будем говорить ширина и высота, а слово "внутренность" станем опускать. Упомянутые параметры окна называются его геометрией.
С каждым окном связывается система координат. Ее начало находится в левом верхнем углу окна. Ось xнаправлена вправо, а ось y- вниз. Единица измерения по обеим осям - пиксель.
Окна могут быть двух типов: InputOutput (для ввода-вывода) и InputOnly (только для ввода). Окно первого типа - это обычное окно. Окно второго типа не может использоваться для рисования. У данного окна нет края, оно "прозрачно". Заметим, что окна этого типа используются достаточно редко.
X Window позволяет программе создавать несколько окон одновременно. Они связаны в иерархию, в которой одни являются родителями, а другие потомками. Сам сервер на каждом экране создает одно основное окно, которое является самым верхним родителем всех остальных окон. Это окно мы будем называть главным или корневым.
Корневое окно всегда занимает весь экран. Это окно не может уничтожаться, меняться размеры или сворачиваться. Когда приложение создает окна, сначала должно быть создано по крайней мере одно окно верхнего уровня. Это окно становится прямым потомком корневого окна до тех пор, пока не отобразится. Прежде, чем это окно отобразится, оконный менеджер извещается об операции размещения окна. Оконный менеджер имеет привилегию "удочерить" новое окно верхнего уровня. Это используется для добавления окна, которое будет содержать новое окно и использоваться, чтобы нарисовать рамку, заголовок окна, системное меню и т.п.
Если такое окно верхнего уровня (который в действительности не окно верхнего уровня после того, как "удочерение" произошло) создано, приложение может создать в этом окне дочернее. Потомок может отображаться только в своем родительском окне - при перемещении его окно "обрезается" границей родительского. Любое окно может содержать более чем одно дочернее окно, и в этом случае эти окна упорядочиваются во внутренний стек. Когда окно верхнего уровня "поднимается", все его окна-потомки "поднимаются" вместе с ним, с сохранением их внутреннего упорядочения. Если окно потомка "поднято", оно поднимается только относительно своих собратьев.
1.1.3 Управление окнами
Окна могут располагаться на экране произвольным образом, перекрывая друг друга. X имеет набор средств, пользуясь которыми программа-клиент может изменять размеры окон и их положение на экране. Особенностью системы является то, что она не имеет встроенной возможности управлять окнами с помощью клавиатуры или мыши. Чтобы это можно было осуществить, нужен специальный клиент, который называется
менеджер окон(Window manager). Стандартный дистрибутив X содержит такую программу - twm. Возможности этого менеджера ограничены, но, тем не менее, он позволяет осуществлять базовые действия: передвигать окна с помощью мыши, изменять их размер и т.д. Более развитым оконным менеджером является, по всей видимости, программа mwm (Motif Window Manager), которая поставляется в рамках системы OpenMotif.
Но менеджер не может корректно управлять окнами, ничего о них не зная. В одних случаях удобно иметь заголовки окон, в других случаях окно не может быть сделано меньше определенных размеров, а в некоторых окно не может быть слишком увеличено. Окно может быть минимизировано (превращено в пиктограмму), в этом случае менеджер должен знать имя и вид пиктограммы. Для того, чтобы сообщить менеджеру свои пожелания относительно окон, клиенты могут использовать два способа. Во-первых, при создании окна X могут быть переданы рекомендации (hints) о начальном положении окна, его ширине и высоте, минимальных и максимальных размерах и т.д. Во-вторых, можно использовать встроенный в X способ общения между программами - механизм свойств.
Но менеджер не может корректно управлять окнами, ничего о них не зная. В одних случаях удобно иметь заголовки окон, в других случаях окно не может быть сделано меньше определенных размеров, а в некоторых окно не может быть слишком увеличено. Окно может быть минимизировано (превращено в пиктограмму), в этом случае менеджер должен знать имя и вид пиктограммы. Для того, чтобы сообщить менеджеру свои пожелания относительно окон, клиенты могут использовать два способа. Во-первых, при создании окна X могут быть переданы рекомендации (hints) о начальном положении окна, его ширине и высоте, минимальных и максимальных размерах и т.д. Во-вторых, можно использовать встроенный в X способ общения между программами - механизм свойств.
1.1.4 Графические возможности X Window
Система X Window предназначена для работы на растровых дисплеях. В подобного рода устройствах изображение представляется матрицей светящихся точек - пикселей. Каждый пиксель кодируется определенным числом бит (как правило 2, 4, 8, 16 или 24). Число бит-на-пиксель называют "толщиной" или
глубиной дисплея. Биты с одинаковыми номерами во всех пикселях образуют как бы плоскость, параллельную экрану. Ее называют
цветовой плоскостью. X позволяет рисовать в любой цветовой плоскости (или плоскостях), не затрагивая остальные.
Значение пикселя не задает непосредственно цвет точки на экране. Последний определяется с помощью специального массива данных, называемого палитрой. Цвет есть содержимое ячейки палитры, номер которой равен значению пикселя.
X имеет большой набор процедур, позволяющих рисовать графические примитивы - точки, линии, дуги, выводить текст и работать с областями произвольной формы.
Значение пикселя не задает непосредственно цвет точки на экране. Последний определяется с помощью специального массива данных, называемого палитрой. Цвет есть содержимое ячейки палитры, номер которой равен значению пикселя.
X имеет большой набор процедур, позволяющих рисовать графические примитивы - точки, линии, дуги, выводить текст и работать с областями произвольной формы.
1.1.5 Свойства и атомы
В X Window встроены средства для обеспечения обмена информацией между программами-клиентами. Для этого используется механизм свойств (properties).
Свойство- это порция данных, связанная с некоторым объектом (например, окном), и которая доступна всем клиентам X.
Каждое свойство имеет имя и уникальный идентификатор - атом. Обычно имена свойств записываются большими буквами, например: MY_SPECIAL_PROPERTY. Атомы используются для доступа к содержимому свойств с тем, чтобы уменьшить количество информации, пересылаемой по сети между клиентами и X сервером.
В X предусмотрен набор процедур, позволяющих перевести имя свойства в уникальный атом, и, наоборот, по атому получить необходимые данные.
Некоторые свойства и соответствующие им атомы являются предопределенными и создаются в момент инициализации сервера. Этим атомам соответствуют символические константы, определенные в файлах-заголовках библиотеки Xlib. Эти константы начинаются с префикса XA_.
Каждое свойство имеет имя и уникальный идентификатор - атом. Обычно имена свойств записываются большими буквами, например: MY_SPECIAL_PROPERTY. Атомы используются для доступа к содержимому свойств с тем, чтобы уменьшить количество информации, пересылаемой по сети между клиентами и X сервером.
В X предусмотрен набор процедур, позволяющих перевести имя свойства в уникальный атом, и, наоборот, по атому получить необходимые данные.
Некоторые свойства и соответствующие им атомы являются предопределенными и создаются в момент инициализации сервера. Этим атомам соответствуют символические константы, определенные в файлах-заголовках библиотеки Xlib. Эти константы начинаются с префикса XA_.
1.1.6 Первый пример
Продолжая традиции многих изданий, посвященных программированию, начнем с программы, рисующей на экране строку "Hello, world!". В этом примере приведены основные шаги, необходимые для работы в X Window.
uses x,xlib,x11,xutil,strings;
const
WND_X=0;
WND_Y=0;
WND_WDT=100;
WND_HGH=100;
WND_MIN_WDT=50;
WND_MIN_HGH=50;
WND_BORDER_WDT=5;
WND_TITLE='Hello!';
WND_ICON_TITLE='Hello!';
PRG_CLASS='Hello!';
(* SetWindowManagerHints - процедура передает информацию о свойствах программы менеджеру окон.*)
procedure SetWindowManagerHints(
prDisplay: PDisplay; (*Указатель на структуру TDisplay *)
psPrgClass: PChar; (*Класс программы *)
argv: PPChar; (*Аргументы программы *)
argc: integer; (*Число аргументов *)
nWnd: TWindow; (*Идентификатор окна *)
x, (*Координаты левого верхнего *)
y, (*угла окна *)
nWidth,
nHeight, (*Ширина и высота окна *)
nMinWidth,
nMinHeight:integer; (*Минимальные ширина и высота окна *)
psTitle: PChar; (*Заголовок окна *)
psIconTitle: PChar; (*Заголовок пиктограммы окна *)
nIconPixmap: TPixmap (*Рисунок пиктограммы *)
);
var
rSizeHints: TXSizeHints; (*Рекомендации о размерах окна*)
rWMHints: TXWMHints;
rClassHint: TXClassHint;
prWindowName, prIconName: TXTextProperty;
begin
if (XStringListToTextProperty(@psTitle, 1, @prWindowName)=0) or
(XStringListToTextProperty(@psIconTitle, 1, @prIconName)=0) then
begin
writeln('No memory!');
halt(1);
end;
rSizeHints.flags:= PPosition OR PSize OR PMinSize;
rSizeHints.min_width:= nMinWidth;
rSizeHints.min_height:= nMinHeight;
rWMHints.flags:= StateHint OR IconPixmapHint OR InputHint;
rWMHints.initial_state:= NormalState;
rWMHints.input:= True;
rWMHints.icon_pixmap:= nIconPixmap;
rClassHint.res_name:= argv[0];
rClassHint.res_class:= psPrgClass;
XSetWMProperties(prDisplay, nWnd, @prWindowName, @prIconName, argv, argc, @rSizeHints, @rWMHints, @rClassHint);
end;
(* main - основная процедура программы*)
//void main(int argc, char *argv[])
var
prDisplay: PDisplay; (* Указатель на структуру Display *)
nScreenNum: integer; (* Номер экрана *)
prGC: TGC;
rEvent: TXEvent;
nWnd: TWindow;
begin
(* Устанавливаем связь с сервером *)
prDisplay:= XOpenDisplay(nil);
if prDisplay = nil then begin
writeln('Can not connect to the X server!');
halt (1);
end;
(* Получаем номер основного экрана *)
nScreenNum:= XDefaultScreen(prDisplay);
(* Создаем окно *)
nWnd:= XCreateSimpleWindow(prDisplay, XRootWindow (prDisplay, nScreenNum), WND_X, WND_Y, WND_WDT, WND_HGH, WND_BORDER_WDT, XBlackPixel (prDisplay, nScreenNum),
XWhitePixel (prDisplay, nScreenNum));
(* Задаем рекомендации для менеджера окон *)
SetWindowManagerHints(prDisplay, PRG_CLASS, argv, argc, nWnd, WND_X, WND_Y, WND_WDT, WND_HGH, WND_MIN_WDT, WND_MIN_HGH, WND_TITLE, WND_ICON_TITLE, 0);
(* Выбираем события, обрабатываемые программой *)
XSelectInput(prDisplay, nWnd, ExposureMask OR KeyPressMask);
(* Показываем окно *)
XMapWindow(prDisplay, nWnd);
(* Цикл получения и обработки событий *)
while (true) do begin
XNextEvent(prDisplay, @rEvent);
case (rEvent.eventtype) of
Expose:
begin
(* Запрос на перерисовку *)
if (rEvent.xexpose.count ‹› 0) then continue;
prGC:= XCreateGC (prDisplay, nWnd, 0, nil);
XSetForeground(prDisplay, prGC, XBlackPixel (prDisplay, 0));
XDrawString(prDisplay, nWnd, prGC, 10, 50, 'Hello, world!', strlen ('Hello, world!'));
XFreeGC (prDisplay, prGC);
end;
KeyPress:
begin
(* Нажатие клавиши клавиатуры *)
XCloseDisplay(prDisplay);
halt(0);
end;
end;
end;
end.
Для сборки программы используется команда:
fpc hello.pas
Здесь fpc - имя исполняемого файла компилятора. Как правило, это символическая ссылка на реальное имя компилятора (например, ppc386).
В современных версиях UNIX для создания программных продуктов используются не только компиляторы командной строки, но и самые разнообразные интегрированные среды. Одной из наиболее удобных, по нашему мнению, является интегрированная среда разработки Анюта(Anjuta). Ее создатель - индийский программист Наба Кумар - позаботился о том, чтобы мы чувствовали себя в ней комфортно.
Для того, чтобы разрешить в Анюте поддержку русского языка, необходимо добавить в файл свойств этой программы (~/.anjuta/session.properties) строку
character.set=204
Для подключения компилятора FreePascal необходимо добавить в диалог "Команды" следующие установки:
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: Xlib, Xutil, X, X11.
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 своего параметра XOpenDisplay () получает nil, 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. Например, запись kiev:0.0 задает компьютер kiev, а в качестве номера сервера и экрана используется 0. Заметим, что номер экрана указывать не обязательно.
Процедура XOpenDisplay() возвращает указатель на структуру типа TDisplay. Это большой набор данных, содержащий информацию о сервере и экранах. Указатель следует запомнить, т.к. он используется в качестве параметра во многих процедурах 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 TDisplay, которая определяется в Xlib.pp. Если же установить соединение не удалось, то XOpenDisplay() возвращает NIL. После успешного вызова XOpenDisplay() клиентской программой могут использоваться все экраны дисплея. Номер экрана возвращается функцией XDefaultScreen(). Доступ к полям структур TDisplay и TScreen 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(prDisplay)-1). Макрос XScreenCount() позволяет получить число экранов, обслуживаемых сервером.
Следующий шаг - создание окна и показ его на дисплее. Для этого программа обращается к процедуре XCreateWindow() или XCreateSimpleWindow(). Для простоты мы используем вторую процедуру, параметры которой задают характеристики окна.
PrWind:= XCreateSimpleWindow (
prDisplay, (* указатель на структуру TDisplay, описывающую сервер *)
XRootWindow(prDisplay, 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 *)
XBlackPixel(prDisplay, nScreenNum), (* цвет переднего плана окна *)
XWhitePixel(prDisplay, 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 TWindow. 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 TXTextProperty. Это выполняется процедурой XStringListToTextProperty().
Для передачи информации о желаемой геометрии окна используется структура TXSizeHints.
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 процедуру библиотеки XMapWindow(). Заметим, что из-за буферизации событий библиотекой Xlib, окно не будет реально нарисовано, пока программа не обратится к процедуре 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" процедурой 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:
prGC:= XCreateGC(prDisplay, prWnd, 0, NIL);
После этого рисуется строка "Hello, world!". Более графический контекст не нужен - он уничтожается:
XFreeGC(prDisplay, prGC);
Окно может получить несколько событий Expose одновременно. Чтобы не перерисовывать себя многократно, программа дожидается прихода последнего из них и только потом осуществляет вывод.
uses x,xlib,x11,xutil,strings;
const
WND_X=0;
WND_Y=0;
WND_WDT=100;
WND_HGH=100;
WND_MIN_WDT=50;
WND_MIN_HGH=50;
WND_BORDER_WDT=5;
WND_TITLE='Hello!';
WND_ICON_TITLE='Hello!';
PRG_CLASS='Hello!';
(* SetWindowManagerHints - процедура передает информацию о свойствах программы менеджеру окон.*)
procedure SetWindowManagerHints(
prDisplay: PDisplay; (*Указатель на структуру TDisplay *)
psPrgClass: PChar; (*Класс программы *)
argv: PPChar; (*Аргументы программы *)
argc: integer; (*Число аргументов *)
nWnd: TWindow; (*Идентификатор окна *)
x, (*Координаты левого верхнего *)
y, (*угла окна *)
nWidth,
nHeight, (*Ширина и высота окна *)
nMinWidth,
nMinHeight:integer; (*Минимальные ширина и высота окна *)
psTitle: PChar; (*Заголовок окна *)
psIconTitle: PChar; (*Заголовок пиктограммы окна *)
nIconPixmap: TPixmap (*Рисунок пиктограммы *)
);
var
rSizeHints: TXSizeHints; (*Рекомендации о размерах окна*)
rWMHints: TXWMHints;
rClassHint: TXClassHint;
prWindowName, prIconName: TXTextProperty;
begin
if (XStringListToTextProperty(@psTitle, 1, @prWindowName)=0) or
(XStringListToTextProperty(@psIconTitle, 1, @prIconName)=0) then
begin
writeln('No memory!');
halt(1);
end;
rSizeHints.flags:= PPosition OR PSize OR PMinSize;
rSizeHints.min_width:= nMinWidth;
rSizeHints.min_height:= nMinHeight;
rWMHints.flags:= StateHint OR IconPixmapHint OR InputHint;
rWMHints.initial_state:= NormalState;
rWMHints.input:= True;
rWMHints.icon_pixmap:= nIconPixmap;
rClassHint.res_name:= argv[0];
rClassHint.res_class:= psPrgClass;
XSetWMProperties(prDisplay, nWnd, @prWindowName, @prIconName, argv, argc, @rSizeHints, @rWMHints, @rClassHint);
end;
(* main - основная процедура программы*)
//void main(int argc, char *argv[])
var
prDisplay: PDisplay; (* Указатель на структуру Display *)
nScreenNum: integer; (* Номер экрана *)
prGC: TGC;
rEvent: TXEvent;
nWnd: TWindow;
begin
(* Устанавливаем связь с сервером *)
prDisplay:= XOpenDisplay(nil);
if prDisplay = nil then begin
writeln('Can not connect to the X server!');
halt (1);
end;
(* Получаем номер основного экрана *)
nScreenNum:= XDefaultScreen(prDisplay);
(* Создаем окно *)
nWnd:= XCreateSimpleWindow(prDisplay, XRootWindow (prDisplay, nScreenNum), WND_X, WND_Y, WND_WDT, WND_HGH, WND_BORDER_WDT, XBlackPixel (prDisplay, nScreenNum),
XWhitePixel (prDisplay, nScreenNum));
(* Задаем рекомендации для менеджера окон *)
SetWindowManagerHints(prDisplay, PRG_CLASS, argv, argc, nWnd, WND_X, WND_Y, WND_WDT, WND_HGH, WND_MIN_WDT, WND_MIN_HGH, WND_TITLE, WND_ICON_TITLE, 0);
(* Выбираем события, обрабатываемые программой *)
XSelectInput(prDisplay, nWnd, ExposureMask OR KeyPressMask);
(* Показываем окно *)
XMapWindow(prDisplay, nWnd);
(* Цикл получения и обработки событий *)
while (true) do begin
XNextEvent(prDisplay, @rEvent);
case (rEvent.eventtype) of
Expose:
begin
(* Запрос на перерисовку *)
if (rEvent.xexpose.count ‹› 0) then continue;
prGC:= XCreateGC (prDisplay, nWnd, 0, nil);
XSetForeground(prDisplay, prGC, XBlackPixel (prDisplay, 0));
XDrawString(prDisplay, nWnd, prGC, 10, 50, 'Hello, world!', strlen ('Hello, world!'));
XFreeGC (prDisplay, prGC);
end;
KeyPress:
begin
(* Нажатие клавиши клавиатуры *)
XCloseDisplay(prDisplay);
halt(0);
end;
end;
end;
end.
Для сборки программы используется команда:
fpc hello.pas
Здесь fpc - имя исполняемого файла компилятора. Как правило, это символическая ссылка на реальное имя компилятора (например, ppc386).
В современных версиях UNIX для создания программных продуктов используются не только компиляторы командной строки, но и самые разнообразные интегрированные среды. Одной из наиболее удобных, по нашему мнению, является интегрированная среда разработки Анюта(Anjuta). Ее создатель - индийский программист Наба Кумар - позаботился о том, чтобы мы чувствовали себя в ней комфортно.
Для того, чтобы разрешить в Анюте поддержку русского языка, необходимо добавить в файл свойств этой программы (~/.anjuta/session.properties) строку
character.set=204
Для подключения компилятора FreePascal необходимо добавить в диалог "Команды" следующие установки:
На рис. 1.3 показан внешний вид приложения после его запуска.
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: Xlib, Xutil, X, X11.
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 своего параметра XOpenDisplay () получает nil, 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. Например, запись kiev:0.0 задает компьютер kiev, а в качестве номера сервера и экрана используется 0. Заметим, что номер экрана указывать не обязательно.
Процедура XOpenDisplay() возвращает указатель на структуру типа TDisplay. Это большой набор данных, содержащий информацию о сервере и экранах. Указатель следует запомнить, т.к. он используется в качестве параметра во многих процедурах 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 TDisplay, которая определяется в Xlib.pp. Если же установить соединение не удалось, то XOpenDisplay() возвращает NIL. После успешного вызова XOpenDisplay() клиентской программой могут использоваться все экраны дисплея. Номер экрана возвращается функцией XDefaultScreen(). Доступ к полям структур TDisplay и TScreen 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(prDisplay)-1). Макрос XScreenCount() позволяет получить число экранов, обслуживаемых сервером.
Следующий шаг - создание окна и показ его на дисплее. Для этого программа обращается к процедуре XCreateWindow() или XCreateSimpleWindow(). Для простоты мы используем вторую процедуру, параметры которой задают характеристики окна.
PrWind:= XCreateSimpleWindow (
prDisplay, (* указатель на структуру TDisplay, описывающую сервер *)
XRootWindow(prDisplay, 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 *)
XBlackPixel(prDisplay, nScreenNum), (* цвет переднего плана окна *)
XWhitePixel(prDisplay, 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 TWindow. 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 TXTextProperty. Это выполняется процедурой XStringListToTextProperty().
Для передачи информации о желаемой геометрии окна используется структура TXSizeHints.
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 процедуру библиотеки XMapWindow(). Заметим, что из-за буферизации событий библиотекой Xlib, окно не будет реально нарисовано, пока программа не обратится к процедуре 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" процедурой 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:
prGC:= XCreateGC(prDisplay, prWnd, 0, NIL);
После этого рисуется строка "Hello, world!". Более графический контекст не нужен - он уничтожается:
XFreeGC(prDisplay, prGC);
Окно может получить несколько событий Expose одновременно. Чтобы не перерисовывать себя многократно, программа дожидается прихода последнего из них и только потом осуществляет вывод.