Основы программирования в Linux

X-протокол

X-клиент и X-сервер взаимодействуют с помощью X-протокола, который позволяет клиенту и серверу быть разделенными сетью. Например, вы можете запустить приложение X-клиент с удаленного компьютера через Интернет или шифруемую виртуальную частную сеть (Virtual Private Network, VPN). В большинстве персональных систем Linux X-клиенты и X-сервер работают в одной и той же системе.

Xlib

Xlib — это библиотека, неявно используемая X-клиентом для генерации сообщений X-протокола. Она предоставляет API очень низкого уровня, позволяющий клиенту отображать простейшие элементы на X-сервере и откликаться на простейший ввод. Мы должны подчеркнуть, что Xlib — это библиотека очень низкого уровня, и создание с ее применением даже чего-либо столь же простого, как меню, — невероятно трудоемкий процесс, требующий сотен строк программного кода.

Разработчик GUI не может эффективно программировать непосредственно с помощью Xlib. Вам нужен API, делающий легким и простым создание таких элементов GUI, как меню, кнопки и раскрывающиеся списки. Говоря кратко, эту роль играет комплект инструментальных средств или элементов интерфейса.

Комплекты инструментов

Комплект инструментов или элементов интерфейса — это библиотека GUI, которую X-клиенты применяют для значительного упрощения создания окон, меню, кнопок и т.п. С помощью комплекта инструментальных средств вы можете создавать кнопки, меню, фреймы и тому подобное с помощью вызовов одной функции. Общий термин для обозначения элементов GUI, подобных перечисленным, — виджеты, универсальный элемент, который вы найдете во всех современных библиотеках GUI.

Существует масса комплектов инструментов для системы X, из которых вы можете выбирать, и каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками. На каком остановиться — важное проектное решение для вашего приложения, и при выборе следует учитывать следующие факторы.

 Для кого предназначено ваше приложение?

 Будут ли установлены библиотеки комплекта инструментов у ваших пользователей?

 Перенесен ли комплект инструментов в другие популярные операционные системы?

 Какой лицензией программного обеспечения пользуется комплект инструментов и согласуется ли она с предполагаемым вами использованием?

 Поддерживает ли комплект инструментов ваш язык программирования?

 Современный ли внешний вид и реализация у комплекта инструментов?

На протяжении многих лет самыми популярными комплектами инструментальных средств были Motif, OpenLook и Xt, но они уступили технически более совершенным комплектам GTK+ и Qt, формирующим основу рабочих столов GNOME и KDE соответственно.

Оконные менеджеры

Последний компонент X-мозаики — оконный менеджер или диспетчер, который отвечает за расположение окон на экране. Оконные менеджеры часто поддерживают отдельные "рабочие области", на которые делится рабочий стол, увеличивая область экрана, с которой вы можете взаимодействовать. Оконный менеджер также отвечает за графическое оформление всех окон, состоящее, как правило, из рамки и полосы заголовка с пиктограммами максимизации, минимизации и закрытия окна. Оконные менеджеры обеспечивают частично внешний вид рабочего стола, например заголовки окон.

К широко распространенным относятся следующие оконные менеджеры:

 Metacity — оконный менеджер, используемый по умолчанию для рабочего стола GNOME;

 KWin — оконный менеджер, применяемый по умолчанию для рабочего стола KDE;

 Openbox — разработанный для экономии ресурсов и запускаемый на более старых и медленных системах;

 Enlightenment — оконный менеджер, отображающий превосходную графику и спецэффекты.

Как и все в системе X, оконные менеджеры можно переключать. Тем не менее, большинство пользователей запускает оконный менеджер, входящий в их поставку среды рабочего стола.

Другие способы создания GUI — платформно-независимые оконные API

Следует упомянуть и другие способы создания GUI, характерные для ОС Linux, — существуют языки с собственной поддержкой GUI, функционирующей под управлением Linux.

 Язык Java поддерживает программирование GUI с помощью Swing и более старых API AWT. Внешнее оформление GUI на языке Java понравится не всем и на более старых машинах интерфейс может восприниматься как громоздкий и медленно реагирующий. Огромное преимущество Java заключается в том, что единожды откомпилированный код на языке Java выполняется неизменным да любой платформе с виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine), которая включает Linux, Windows, Mac OS и мобильные устройства. Дополнительную информацию см. на Web-сайте http://java.sun.com.

 Язык программирования C# очень похож на язык Java. В систему Linux общеязыковая исполняющая среда (C# Common Language или CLR) пришла из проекта Mono, см. Web-сайт http://www.mono-project.com. C# на платформе Mono поддерживает модель программирования Windows Forms, применяемую в Windows, и специальную привязку к комплекту инструментов GTK+, названную Gtk#.

 Tcl/Tk — язык сценариев, отлично подходящий для быстрой разработки интерфейсов GUI и работающий с X, Windows и Mac OS. Он очень удобен для быстрого макетирования или маленьких утилит, нуждающихся в простоте и удобстве сопровождения сценария. Все подробности можно найти на Web-сайте http://tcl.tk.

 Python — тоже язык сценариев. Вы можете применять Tk, часть Tcl/Tk, из Python или программировать в привязке Python к GTK+, разрабатывая программы GTK+ на языке Python. Дополнительную информацию о языке Python см. на Web-сайте http://www.python.org.

 Perl — еще один популярный язык сценариев в Linux. Вы можете применять Tk, часть Tcl/Tk, в языке Perl как Perl/Tk. Дополнительную информацию о Perl см. на Web-сайте http://www.perl.org/.

За платформою независимость, которую приносят эти языки, приходится платить. Совместное использование данных их собственными приложениями — например, применение операции перетаскивания мышью (drag and drop) — затруднено, и сохранение конфигурации обычно следует выполнять специфическим, а не стандартным способом, характерным для рабочего стола. Иногда поставщики программного обеспечения на языке Java хитрят, включая в поставку платформно-зависимые расширения для того, чтобы избежать подобных проблем.

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 одним из самых мощных и популярных комплектов инструментов. Домашнюю страницу проекта GTK+ можно найти по адресу http://www.gtk.org.

Примечание

В итоге, GTK+ — это библиотека, которая существенно упрощает создание графических интерфейсов пользователей (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. Свобода, предлагаемая лицензией GTK+, отличает этот комплект инструментов от его конкурента Qt (который будет обсуждаться в следующей главе), чья лицензия GPL запрещает разработку коммерческого программного обеспечения с использованием Qt (в этом случае вы должны купить коммерческую лицензию для Qt).