LXF86:GTK+

Материал из Linuxformat.

GTK+: первое знакомство

ЧАСТЬ 1: Прочитав нашу серию статей о Qt/KDE, вы укрепились во мнении, что о лучшем и мечтать нельзя, и уже готовы удивить мир своей разработкой? Выслушайте сначала контраргументы — Андрей Боровский предлагает вашему вниманию новую серию учебников о GTK+!

Линус любит KDE. Он сам неоднократно говорил об этом, не стесняясь в выражениях по адресу GNOME. Я тоже не большой поклонник GNOME, а вот инструментарий GTK+ мне очень нравится. Думаю, в таком сочетании предпочтений нет ничего особенного, ведь GTK+ — это далеко не только GNOME. Даже если вы - фанатичный пользователь KDE, вы наверняка время от времени работаете в редакторе Gimp, основанном на библиотеках GTK+. Собственно, аббревиатура GTK+ и расшифровывается как Gimp ToolKit — "набор инструментов для Gimp).

Сегодня мы начинаем серию статей, посвященных GTK+. Большая часть приложений, которые мы напишем, будет работать независимо от среды GNOME, но мы не оставим без внимания и взаимодействие с этой популярной оболочкой. Скорее всего, вы, уважаемый читатель Linux Format, уже представляете себе, что такое GTK+. Тем не менее, следует все-таки напомнить, что GTK+ представляет собой открытый набор графических компонентов, предназначенных для создания приложений на платформах Linux/Unix, Win32 и MacOS. GTK+ включает в себя большое количество визуальных элементов, используемых при создании графического интерфейса приложений, а также некоторые вспомогательные невизуальные элементы. На GTK+ основаны такие приложения, как графическая среда GNOME, редактор растровой графики Gimp, текстовый редактор AbiWord, табличный процессор Gnumeric и многие-многие другие. Помимо библиотек, реализующих различные элементы графического интерфейса приложений, GTK+ снабжен вспомогательными утилитами. Glade, например, позволяет проектировать интерфейсы GTK-приложений в режиме визуального редактирования. Если вы установили пакеты разработки GTK+/GNOME, то в вашей системе наверняка также установлена программа Devhelp, которая представляет собой браузер документации программиста по GTK+, GNOME, Gimp и Evolution.

Можно ли назвать GTK+ предпочтительным инструментарием разработчика графических приложений? Вообще говоря, если вы выбираете набор инструментов для создания графического интерфейса нового Linux-приложения, вы не должны особенно беспокоиться о том, какую оболочку предпочитают ваши пользователи. В соответствии с идеологией свободного выбора, которая пронизывает Linux, различные платформы и компоненты системы очень хорошо уживаются между собой. Средства взаимодействия между приложениями, использующими разные графические компоненты, тоже быстро совершенствуются. Для того чтобы сделать выбор между GTK+ и Qt/KDE, следует хотя бы бегло ознакомиться с возможностями и особенностями каждого инструментария.

Как это нередко бывает в мире открытого ПО, в настоящее время активно используются сразу две ветки GTK+. Многие разработчики приложений, воспользовавшиеся в свое время GTK+ 1.2, не видят необходимости переходить на новые версии пакета, поэтому GTK+ 1.2 все еще можно встретить во многих дистрибутивах Linux. Новые (на момент написания этой статьи) приложения используют GTK+ версий 2.x. Примеры из нашей серии статей должны работать со всеми версиями GTK+, начиная с 2.0, если иное не указано явно.

Наши инструменты

Приложения GTK+ под Linux — это, прежде всего, приложения Linux. Для создания приложений GTK+ вам понадобятся стандартные инструменты разработчика — GCC и automake со товарищи. Помимо этого, в вашей системе должны быть установлены пакеты GTK±devel*, atkdevel*, pango-devel* со всеми зависимостями. Кроме того, рекомендуем установить пакеты libgnome-devel и glade. После установки пакетов разработчика в нашем распоряжении окажутся утилиты командной строки glib-config и pkg-config (в некоторых системах также может быть установлена утилита GTK-config). Эти утилиты выводят информацию о расположении базовых библиотек GTK+ в вашей системе. При этом утилита glib-config предназначена исключительно для вывода информации о библиотеке glib, а pkg-config выводит информацию о самых разных библиотеках. Если, например, скомандовать в окне консоли

pkg-config --libs GTK+-2.0

вы увидите нечто вроде

-L/usr/X11R6/lib -L/opt/gnome/lib -lGTK-x11-2.0 -lgdk-x11-2.0 -latk-1.0 -lgdk_pixbuf-2.0
-lpangocairo-1.0 -lpango-1.0 -lcairo -lgobject-2.0 -lgmodule-2.0 -ldl -lglib-2.0
-lfreetype -lfontconfig -lXrender -lX11 -lXext -lpng12 -lz -lglitz -lm

Вывод команды представляет собой список ключей компоновщика GCC, которые необходимо указать для подключения к основанному на GTK+ 2.x приложению всех необходимых ему библиотек. Как вы, конечно, догадались, этот список сгенерирован не столько для того, чтобы удовлетворить наше любопытство, сколько для автоматизации работы компоновщика в процессе сборки приложений GTK+, что мы увидим ниже. Команда

pkg-config --cflags GTK+-2.0

выдаст все ключи компилятора, необходимые для компиляции приложения GTK+ 2.x.

Hello GTK+ World!

Теперь, когда мы знаем, что нам нужно для того, чтобы скомпилировать приложение GTK+, мы готовы написать простейшую программу. Наша первая программа (назовем ее helloworld) создает простое окно с кнопкой. Щелчок по кнопке приводит к закрытию окна и завершению работы программы. Рассмотрим исходный текст программы helloworld (этот исходный текст вы найдете на диске в файле helloworld.с).

#include <gtk/gtk.h>
static void button_clicked(GtkWidget * widget, gpointer data)
{
g_print("Button was clicked!\n");
}
static gboolean delete_event(GtkWidget * widget, GdkEvent * event,
gpointer data)
{
g_print("Delete event occurred\n");
return FALSE;
}
static void destroy(GtkWidget * widget, gpointer data)
{
g_print("Destroy signal was sent\n");
gtk_main_quit();
}
int main(int argc, char ** argv)
{
GtkWidget * window;
GtkWidget * button;
const gchar * title = "Hello World!";
gtk_init(&argc, &argv);
window = gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);
gtk_window_set_title(GTK_WINDOW(window), title);
gtk_container_set_border_width(GTK_CONTAINER(window), 10);
g_signal_connect(G_OBJECT(window), "delete_event",
G_CALLBACK(delete_event), NULL);
g_signal_connect(G_OBJECT(window), "destroy",
G_CALLBACK(destroy), NULL);
button = gtk_button_new_with_label("Quit");
g_signal_connect(G_OBJECT(button), "clicked",
G_CALLBACK(button_clicked), NULL);
g_signal_connect_swapped(G_OBJECT(button), "clicked",
G_CALLBACK(gtk_widget_destroy), G_OBJECT(window));
gtk_container_add(GTK_CONTAINER(window), button);
gtk_widget_show(button);
gtk_widget_show(window);
gtk_main();
return 0;
}

Прежде чем мы пройдем нашу программу шаг за шагом, необходимо дать некоторые пояснения общего характера. В графических интерфейсах, реализованных на объектно-ориентированных языках, все визуальные элементы представляются классами. В интерфейсе GTK+, реализованном на языке C, визуальным элементам соответствуют структуры данных. Эти структуры (мы будем называть их объектами) группируются в иерархии, которые соответствуют отношениям объектов интерфейса. Следует отметить, что понятие «иерархии» здесь достаточно условное, отношения объектов GTK+ не следует путать с иерархическими отношениями классов в объектно-ориентированных языках.

Корнем иерархии объектов GTK+ является абстрактный объект GObject. Ниже в иерархической лестнице расположен объект GTKObject, потомком которого является объект GtkWidget, который, в свою очередь, служит корнем иерархии всех визуальных элементов (виджетов). Здесь уместно сказать несколько слов и о формировании идентификаторов в GTK+. Как и во многих интерфейсах Unix, имена функций, типов данных, констант и макросов в GTK+ начинаются с префикса, указывающего на имя библиотеки, которая экспортирует данный идентификатор. Имена функций, экспортируемых библиотекой GTK (libGTK), начинаются с префикса gtk_, имена типов данных из этой библиотеки предваряются префиксом GTK, а имена констант и макросов имеют префикс GTK_. Имена функций, типов и констант с макросами, экспортируемых библиотекой GLib (libglib), начинаются с префиксов g_, g и G_, соответственно.

Текст нашей программы helloworld начинается с определения трех статических функций. Эти функции представляют собой обработчики сигналов GTK+. Как и все современные многооконные графические системы, GTK+ базируется на событийно-управляемой архитектуре. Когда в графической системе происходит нечто, связанное с одним из окон приложения (щелчок мышью, нажатие на клавишу, сокрытие окном другого приложения — то есть возникает необходимость перерисовки), данному окну посылается сообщение. GTK+ преобразует сообщение оконной системы в сигнал и вызывает функцию-обработчик этого сигнала. В качестве аргументов функции-обработчику передаются данные об объекте-источнике и параметрах события. Механизм сигналов абстрагирован от механизма сообщений низкоуровневой графической подсистемы и отражает скорее структуру GTK+, нежели структуру системы низкого уровня. Источником сигналов, связанных с визуальным элементом управления, в GTK+ считается сам визуальный элемент. Для обработки сигналов GTK+ использует функции обратного вызова (callback). Qt, кстати, тоже использует функции обратного вызова, скрытые под надстройкой сигналов и слотов. Похоже, что прогрессивное человечество, по крайней мере, та его часть, которая пишет на C и C++, ничего лучшего пока не придумало. Обработчики сигналов представляют собой обычные функции C. Например, если мы создадим функцию-обработчик button_clicked и свяжем ее с сигналом clicked визуального элемента-кнопки, обработчик button_clicked будет вызываться в ответ на щелчок мышью по кнопке. Мы можем связать один обработчик с несколькими сигналами и назначить одному сигналу несколько обработчиков. Первым параметром функции обработчика должен быть указатель на объект-источник сигнала, вторым параметром — указатель на произвольную структуру данных, которую программист может связать с данным сигналом. Помимо сигналов и GTK+ определены события, которые соответствуют событиям низкоуровневой системы X Window. По сути, события — это те же сигналы, но функции-обработчики событий отличаются от обработчиков обычных сигналов списком параметров. Имена событий имеют окончание _event. В нашей программе функция button_clicked() является обработчиком сигнала, а функция delete_event() — обработчиком события. Вы можете видеть, что списки параметров этих функций различаются.

Теперь мы можем более подробно описать каждую функцию обратного вызова, определенную в нашей программе. Функция button_clicked — это обработчик сигнала clicked кнопки приложения. Функция delete_event обрабатывает событие delete_event, а функция destroy представляет собой обработчик сигнала destroy. Событие delete_event генерируется системой X Window в случае, если пользователь пытается закрыть окно приложения. Сигнал destroy всегда посылается приложению GTK+ во время завершения его работы. Действия, выполняемые функцией main() нашей программы, можно разделить на шесть стадий: создание и настройка главного окна, назначение обработчиков сигналов и событий окна, создание кнопки, назначение обработчиков сигнала clicked кнопки, расположение кнопки в главном окне, отображение окна и кнопки.

Работа программы начинается с вызова функции gtk_init(). Как следует из названия, gtk_init() инициализирует приложение (устанавливает значения параметров GTK+) и обрабатывает специальные аргументы командной строки, которые могут быть переданы приложению GTK+.

Далее мы создаем главное окно приложения с помощью функции gtk_window_new(). Единственный параметр функции указывает, что мы создаем обычное главное окно. Другой возможный параметр - GTK_WINDOW_POPUP позволяет создать всплывающее окно (popup window). Функция gtk_window_new() возвращает указатель на структуру GTKWidget, соответствующую созданному окну. Этот указатель мы сохраняем в переменной window. Функция gtk_window_set_title() устанавливает надпись в заголовке окна. Первым аргументом функции должен быть идентификатор окна, вторым аргументом — текст заголовка. Функция gtk_window_set_title() ожидает, что первым аргументом будет значение типа GTKWindow * (указатель на объект-окно). Однако, поскольку переменная window имеет тип указатель на GTKWidget, мы выполняем приведение типа с помощью макроса GTK_WINDOW. Приведение типов в данном случае необязательно, и мы выполняем его только для того, чтобы избавиться от предупреждений, выдаваемых компилятором. Главное окно приложения, как и многие другие объекты GTK+, представляет собой контейнер. Объекты-контейнеры могут содержать произвольное количество дочерних визуальных элементов. При этом контейнеры обычно управляют расположением и размером дочерних виджетов, чем очень облегчают жизнь программиста (более подробное знакомство с контейнерами состоится в одной из следующих статей серии). Функция gtk_container_set_border_width() устанавливает ширину границы контейнера. Для главного окна «ширина границы» означает расстояние от края дочернего элемента до края окна.

Функция g_signal_connect() связывает сигнал объекта с обработчиком. Первый параметр функции — объект-источник сигнала. Мы приводим идентификатор объекта к типу GObject с помощью макроса G_OBJECT. Второй параметр функции — строка с именем сигнала. Третий параметр — это указатель на функцию-обработчик (мы приводим его значение к типу GCallback). Последний параметр функции g_signal_connect() представляет собой указатель на произвольную структуру данных, которую мы можем передать обработчику события. Для большинства обработчиков событий мы будем оставлять это значение равным null. Мы назначаем обработчики двум другим сигналам окна — delete_event и destroy (для удобства имена функций-обработчиков выбраны аналогичными именам сигнала).

Теперь нам необходимо создать кнопку, для чего мы пользуемся функцией gtk_button_new_with_label(). С помощью этой функции, чье имя говорит само за себя, мы создаем кнопку и указываем надпись на ней. Единственный параметр функции gtk_button_new_with_label() - это текст надписи на кнопке. Возвращаемое функцией значение представляет собой указатель на объект GTKWidget, соответствующий созданной кнопке. Почему функции, создающие окно и кнопку, возвращают указатели на объекты GTKWidget, а не на соответствующие этим визуальным элементам объекты GTKWindow и GTKButton (оба типа определены в библиотеке GTK)? Вероятно, это сделано для того, что-бы избавить нас от лишних операций приведения типов. Ведь большая часть функций, работающих с визуальными элементами, принимает в качестве параметра именно указатель на GTKWidget.

Кнопка может быть источником нескольких сигналов, важнейший из которых, сигнал clicked, оповещает приложение о том, что по кнопке щелкнули мышью (или выполнили аналогичное действие с помощью клавиатуры). Мы назначаем сигналу clicked кнопки button два обработчика событий — определенный нами обработчик button_clicked() и функцию gtk_widget_destroy(), которая завершает работу программы, посылая при этом сигнал destroy. Любопытно отметить, что функция gtk_widget_destroy(), вообще говоря, не является обработчиком сигнала. Возможность использовать «простые» функции GTK+ в качестве обработчиков сигналов представляет собой полезную особенность API GTK+, с которой мы еще встретимся не один раз. Для назначения обработчика gtk_widget_destroy() мы используем функцию g_signal_connect_swapped(). Эта функция аналогична функции g_signal_connect (), за исключением того, что при вызове обработчика параметры передаются ему в другом порядке (подробнее об использовании g_signal_connect_swapped() мы поговорим в следующих статьях).

Функция gtk_container_add() добавляет дочерний элемент в контейнер. Первый параметр функции — это указатель на объект-контейнер, вторым параметром должен быть указатель на добавляемый объект. Мы используем функцию gtk_container_add() для того, чтобы разместить кнопку в окне. И кнопка, и окно примут при этом разумные размеры (определяемые длиной надписи на кнопке и шириной границы окна-контейнера). Наконец, мы выполняем два вызова gtk_widget_show(), делающих визуальные элементы интерфейса (кнопку и окно) видимыми. Последняя функция, которую мы вызываем явным образом - gtk_main(), она запускает цикл обработки сообщений. Теперь наша программа сможет реагировать на сигналы, посылаемые визуальными элементами управления.

Нам осталось рассмотреть обработчики сигналов. Обработчик button_clicked() распечатывает в окне терминала сообщение о том, что кнопка была нажата. Для этого используется функция g_print(), которая работает аналогично функции printf(). Сигнал-событие delete_event посылается программе, как уже говорилось, при попытке закрыть окно приложения. Обработчик этого события может отменить завершение работы приложения (для этого, как ни странно, он должен вернуть значение true, а не false). Сигнал destroy сообщает приложению, что его работа будет завершена и не допускает отмены завершения. Если вы закрываете окно приложения, щелкая по кнопке в заголовке окна, приложение сначала получит сигнал delete_event, а затем, если обработчик этого сигнала вернет значение FALSE, сигнал destroy. Функция gtk_widget_destroy() (связанная в нашем примере с кнопкой button) посылает только сигнал destroy, но не delete_event. Хотя получение сигнала destroy в нашей программе свидетельствует об уничтожении главного визуального элемента (и его дочерних элементов), само по себе это уничтожение не приводит к выходу из цикла обработки сообщений. Выход из цикла нужно выполнить явным образом с помощью функции gtk_main_quit().

Рисунок 1. Наше первое приложение GTK+.

Для того, чтобы скомпилировать наш пример, мы воспользуемся уже известной нам утилитой pkg-config. Команда компиляции может выглядеть так:

gcc -Wall helloworld.c -o helloworld `pkg-config --cflags --libs gtk+-2.0`

Мы вставляем в командную строку ключи, которые выдает нам ути- лита pkg-config. Теперь мы можем, наконец, полюбоваться творением наших рук (рис. 1).

Приступая к изучению нового интерфейса, очень приятно быстро получить первую работающую программу. Еще приятнее понимать, как это программа работает. Углубленному изучению механизма сигналов и взаимодействия визуальных компонентов GTK+ будет посвящена следующая статья.

GTK+ или Qt/KDE?

Угловатые, «неродные» виджеты не дают Inkscape почувствовать себя в Windows, как дома.

Сделать выбор между двумя популярными графическими инструментариями, которые долгое время конкурировали друг с другом и потому многое друг у друга переняли, непросто. Критерием истины здесь может быть только практика разработки вашего проекта, однако, мы попробуем провести некоторый формальный анализ. Сводка важнейших параметров GTK+ и Qt приводится в следующей таблице.

Функция	GTK+	Qt
Базовый интерфейс	C	C++
Лицензия	LGPL	Двойная
Порт для Win32 и MacOS	+	+
Возможность прямых вызовов из C	+	-
Интерфейсы Java, Perl, Python	+	+
Порт для .NET	+ (GTK#)	+ (Qt#)
Бесплатно для коммерческого использования	+	-

То, что по многим параметрам и GTK+, и Qt выставлены плюсы, не означает, что соответствующие возможности этих платформ равноценны. Например, порты GTK# и Qt# на данный момент отличаются довольно сильно: первый проект поддерживается командой разработчиков Mono и, ввиду незавершенности Mono-реализации Windows.Forms, является в нем де-факто стандартом для создания GUI; второй является любительским и не видел обновлений аж с 2002 года! С Java ситуация в какой-то мере обратная: привязки Qt Jambi разрабатываются непосредственно Trolltech, тогда как интеграция GTK+ и Java выполняется в рамках стороннего проекта Java-GNOME, который хоть и включает в себя интерфейсы Java для всех базовых компонентов GTK+, но ориентирован прежде всего на GNOME. Python одинаково хорошо работает и с Qt, и GTK+, а PerlQt не обновлялся с 2003 года и не поддерживает Qt4. В целом, можно сказать, что GTK+ выигрывает в поддержке «неродных» и скриптовых языков — по крайней мере, «по очкам».

Остановимся на том, что важно для любого программиста — на лицензировании. GTK+ распространяется на условиях LGPL. Иначе говоря, его можно использовать совершенно бесплатно и для создания открытых приложений, и для коммерческих разработок (код приложения может быть закрытым, если он не является расширением самого набора GTK+). С Qt ситуация иная. Вы можете пользоваться Qt бесплатно для создания открытых программ, но за лицензию, позволяющую разрабатывать коммерческие продукты, придется платить, причем немало.

С кросс-платформенностью тоже не все так просто, как может показаться на первый взгляд. Большинство Qt-ориентированных Linux-проектов использует не только Qt, но и дополнительную функциональность, которую предоставляют библиотеки KDE. В то же время в тандеме Qt/KDE по-настоящему кросс-платформенной является только Qt (ситуация изменится после выхода KDE4, но последняя не доросла еще даже до бета-версии). Из этого следует, что если вы намереваетесь создавать кросс-платформенный продукт и делаете свой выбор в пользу Qt/KDE, вам придется ограничиться возможностями Qt. В пользу «сладкой парочки» Qt/KDE следует сказать, однако, что, по мнению многих разработчиков, основанный на C++ интерфейс Qt/KDE проще и компактнее, чем ориентированный на C интерфейс GTK+. Кроме того, Qt гораздо аккуратнее интегрирует ваше приложение с окружающей средой: Skype в Windows выглядит и ведет себя в точности как приложение Windows, и немногие догадывались, что Google Earth использует Qt (а не, скажем, MFC) до выхода Linux-версии. Приложения GTK+ тоже можно собрать и запустить в Windows и Mac OS — но не ждите особой эстетики и безупречного поведения.

Важно также понимать, что как Qt/KDE, так и GTK+ используют при построении интерфейса принципы объектно-ориентированного программирования. Разница между двумя наборами инструментов заключается в том, что объектно-ориентированная модель GTK+ реализована «добровольно» в рамках интерфейса C, тогда как интерфейс программирования Qt/KDE закован в объектно-ориентированные конструкции C++. Функции интерфейса GTK+ могут быть вызваны из программ, написанных на языках, которые не поддерживают импорт классов C++ в формате GCC. Для того, чтобы не объектно-ориентированные языки могли импортировать интерфейс Qt/KDE, приходится создавать громоздкие комплексы функций-оберток, «переводящих» вызовы методов классов C++ в формат C.