Графические интерфейсы и средства их разработки

32

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Российский государственный гуманитарный университет

Институт информационных наук и технологий безопасности

Кафедра общей информатики

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ИНФОРМАЦИОНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ГРАФИЧЕСКИЕ ИНТЕРФЕЙСЫ И СРЕДСТВА ИХ РАЗРАБОТКИ

Лисиченок Константин Викторович

Экстерната 3 года обучения

(4-летнего срока обучения)

Группа б (информационная сфера)

Научный руководитель,

к.т.н., преподаватель: Машинцов Е.А.

Москва 2005

План

Введение

Система X Window

Общее устройство системы X Window

Программирование с использованием библиотеки X Toolkit Intrinsic (Xt)

Объекты Xt, их классификация

Источники информации

Введение

Когда впервые в 1959 г. на конференции UNESCO по обработки информации г. Стречи предложил режим разделения времени при решении задач на компьютерах - с этого момента принято отсчитывать начало интерактивных вычислений и, следовательно, исследование человеко- машинного интерфейса. По мере роста мощности компьютеров росли и затраты на диалоговую компоненту программного обеспечения. Вопрос эффективности использования машин обострился во время стремительного выхода на рынок рабочих станций, объединивших интерактивность с графикой. Термин эффективность с тех пор изменил свое значение - если раньше он отражал такие характеристики как процессорное время и объем занимаемой памяти, то теперь под ним понимают простоту разработки, легкость сопровождения и удобство работы с программой. Поэтому затраты на исследование и разработку пользовательского интерфейса являются оправданными.

Разработка любого прикладного программного обеспечения, как правило, подразумевает создание пользовательского интерфейса. Поскольку большинство современных пользовательских интерфейсов основываются на аналогичных идеях (активное использование "мышки", ориентированность на объекты, графика и т.д. - имитация процессов и явлений, возможность использования алгоритмов, знакомых каждому человеку из его обыденной жизни), то существует возможность и необходимость разработки вспомогательного программного обеспечения, предназначенного для создания такого рода "стандартных" интерфейсов, точнее их базисов.

С другой стороны, много- и разнообразие аппаратных и системных платформ, на которых должно будет работать это программное обеспечение, требует его переносимости на уровне исходного кода. Вышеизложенные требования логически приводят к идее переносимого унифицированного программного инструментария для создания пользовательских интерфейсов или, если рассматривать конечный прикладной программный продукт, системы (модуля, блока), которая ведает (заведует, заправляет, обслуживает, управляет) интерфейсом с пользователем.

Можно проклассифицировать такие инструментарии (User Interface tools) согласно схеме:

* Текстовые экранные системы (curse, ncurse, etc).

* Графические экранные системы.

* Многооконные системы (WMS):

* символьно-ориентированные (текстовые);

* графические;

* UI toolkits

* традиционные;

* объектно-ориентированные;

* UIDS - User Interface Development System - система разработки пользовательского интерфейса (инструментарий);

* UIMS - User Interface Management System - система (управления) пользовательского интерфейса (программный модуль - составная часть конечного продукта в совокупности с соответствующей UIDS);

* UIDE - User Interface Development Environment - среда разработки пользовательского интерфейса.

Эта схема не претендует на систематическую классификацию, скорее - это просто перечисление.

В настоящее время большие усилия прикладываются к разработке методов и созданию инструментальных средств в рамках систем, получивших название UIMS - User Interface Management System.

Система X Window

X Window или просто X - это система для создания графического пользовательского интерфейса, изначально - на компьютерах, работающих под управлением ОС UNIX. X была создана в MIT (Масачусетский Технологический Институт). В настоящее время уже выпущена версия 11.6 (X11R6) и активно идёт подготовка к выпуску версии 7.

Особенностью X Window является её архитектура - она построена по схеме клиент--сервер. Взаимодействие X-клиента и X-сервера происходит в рамках соответствующего протокола прикладного уровня - X-протокола. X Window безразличен используемый транспорт, которым может быть служить как локальный UNIX -socket, так и любой сетевой, например, TCP. Это означает, что X-клиент и X-сервер могут "проживать" и на разных компьютерах, т.е. программа может осуществлять ввод-вывод графической информации на экране другого компьютера, причём, различия в архитектуре X- клиента и X-сервера не играют никакой роли - это обеспечивается стандартом X- протокола. Система обеспечивает графический вывод на экран машины, воспринимает сигналы от устройств ввода, таких, как клавиатура и мышь, и передаёт их программам. Следует отметить, что устройство вывода может иметь более одного экрана. X обеспечивает вывод на любой из них. Всё это: экран (экраны), устройства ввода (клавиатура, мышь) называется в терминах X Window - дисплей.

Благодаря своей архитектуре X Window свободно используется в распределённых вычислительных системах, например, в сетях TCP/IP (internet).

X позволяет пользователю (за дисплеем) общаться со многими программами одновременно. Чтобы вывод из них не смешивался, система создаёт на экране дисплея "виртуальные подэкраны" - окна. Каждое приложение (как правило) рисует только в своём окне (или своих окнах). X предоставляет набор средств для создания окон, их перемещения по экрану, изменения их размеров, вывода в них и т.п.

Как правило, программы имеют набор конфигурационных параметров - ресурсов. Это может быть цвет окна, различные параметры текстового шрифта (лигатура, кегль, etc.) и многое другое. Система стандартизует способ задания ресурсов приложений, управления ими, и содержит ряд процедур для работы с ними. Эта совокупность функций называется "менеджер ресурсов" (Xrm - X resource manager). "Хранилище" параметров программы называется базой данных ресурсов.

X функционирует согласно идеологии управляемости событиями (event-driven architecture) - она организует общение между самими программами и между программами и внешней средой посредством событий. Событие есть единица информации, идентифицирующая происходящие в системе изменения или действия. По идентификатору события можно получить информацию о нём - вид события, его характеристики, где оно произошло и т.п..

Общее устройство X Window

Система X Window представляет собой совокупность программ и библиотек. "Сердцем" её является специальная программа - X-сервер. Это отдельный UNIX -процесс, имеющий место быть на компьютере, к которому присоединён дисплей. Именно сервер знает особенности конкретной аппаратуры, знает, что надо предпринять, чтобы вывести какой-либо графический объект, например, примитив, на экран. Он же умеет воспринимать и обрабатывать сигналы, приходящие от клавиатуры и мыши.

Сервер общается с программами-клиентами, посылая им или принимая от них пакеты данных. Если сервер и клиент находятся на разных машинах, то данные посылаются по сети, а если на одном, - то используется внутренний канал. Например, если сервер обнаруживает, что пользователь нажал кнопку мыши, то он подготавливает соответствующий пакет (событие) и посылает его тому клиенту, в чьём окне находился курсор мыши в момент нажатия кнопки. И наоборот, если программе надо вывести что-либо на экран дисплея, она создаёт необходимый пакет данных и посылает его серверу. Очевидно, описание этого взаимодействия, форматов пакетов и т.п. и составляет спецификацию вышеупомянутого X-протокола.

Однако, чтобы программировать для X, совсем необязательно знать детали реализации сервера и X -протокола. Система предоставляет стандартную библиотеку процедур, с помощью которых программы осуществляют доступ к услугам X "на высоком уровне". Так, для того, чтобы вывести на экран точку, достаточно вызвать соответствующую стандартную процедуру, передав ей требуемые параметры. Эта процедура выполнит всю работу по формированию пакетов данных и передаче их серверу.

X окно

Как уже упоминалось ранее, окно - это базовое понятие в X. Оно представляет, обычно, прямоугольную область на экране, предоставляемую системой программе-клиенту. Последняя использует окно для вывода графической информации.

Окно имеет внутренность и край. Основными атрибутами окна являются ширина и высота внутренности, а также ширина (толщина) края. Эти параметры называются геометрией окна.

С каждым окном связывается система координат, начало которой находится в левом верхнем углу окна (точнее - его внутренности). Ось x направлена вправо, а ось y - вниз. Единица измерения по обеим осям - пиксель.

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 создаёт одно основное окно, являющееся самым верхним "родителем" всех остальных окон. Это окно называется "корневым" (root).

Управление окнами

Окна могут располагаться на экране произвольным образом, перекрывая друг друга. X Window 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 мышки или клавиатуры. Чтобы это можно было осуществить, нужен специальный клиент - менеджер окон (window manager).

Однако, менеджер не может корректно управлять окнами, ничего о них не зная. Окна могут обладать различными свойствами, которые должен обеспечивать именно менеджер окон: например, во многих случаях удобно иметь заголовки окон, в других - желательно, чтобы окно нельзя было сделать меньше, или наоборот - больше, определённого размера. Окно может быть "схлопнуто" в пиктограмму ("иконку") - в этом случае менеджер должен знать, какую пиктограмму использовать и как её назвать. Клиенты могут сообщать менеджеру свои пожелания относительно окон двумя способами:

* при создании окна X могут быть переданы "рекомендации" (hints) о начальном положении окна, его геометрии, минимальных и максимальных размерах и т.д.;

* можно использовать встроенный в X способ общения между программами - механизм "свойств".

Графические возможности X Window

Система X Window предназначена для работы на растровых дисплеях. Число бит на пиксель называют глубиной или толщиной дисплея. Биты с одинаковыми номерами (одинаковые двоичные разряды) во всех пикселях образуют как бы плоскость, как бы параллельную экрану. Её называют цветовой плоскостью. X позволяет рисовать в любой цветовой плоскости (-ях), не затрагивая остальные.

Значение пикселя не задаёт цвет точки на экране непосредственно, но задаёт номер ячейки в специальном массиве, в которой и хранится значение цвета, т.е. значение пикселя задаёт номер цвета в текущей палитре.

X имеет большой набор процедур, позволяющих рисовать графические примитивы: точки, линии, дуги, текст; работать с областями произвольной формы.

"Свойства" и атомы

В X Window встроены средства для обеспечения информацией между программами- клиентами. Для этого используется механизм "свойств" (properties). "Свойство" - это информационная структура, связанная с некоторым объектом, например, окном, доступная всем клиентам X. Каждое свойство имеет имя и уникальный идентификатор - атом. Обычно, имена свойств записываются большими буквами. Атомы используются для доступа к содержимому свойств с тем, чтобы уменьшить объём информации, пересылаемой между клиентами и X сервером.

В X предусмотрен ряд процедур, позволяющих перевести имя свойства в уникальный атом, и, наоборот, по атому получить необходимые данные.

Некоторые свойства и соответствующие им атомы являются предопределёнными и создаются в момент инициализации сервера.

Программирование с использованием библиотеки X Toolkit Intrinsic (Xt)

Чтобы облегчить программирование в системе X window, было создано несколько пакетов. Стандартом де-факто в настоящее время является библиотека X Toolkit Intrinsics (Xt), которая входит в комплект стандартной поставки системы. Xt упрощает инициализацию программ и создание окон. Кроме того, библиотека содержит средства для создания объектов (управляющих элементов), используемых программами при общении с пользователями. В терминах Xt управляющий элемент называется widget.

В настоящий момент на основе пакета реализованы различные наборы (множества) управляющих элементов (объектов), например, Athena, OSF/Motif, Open Look. Эти наборы в совокупности с самой Xt применяются в качестве удобного инструмента для создания интерфейсов. Они берут на себя рутинную работу, которую при написании собственного приложения с использованием только процедур базовой библиотеки X Window программисту пришлось бы выполнить вручную.

Основы Xt

программирование пользовательский графический интерфейс

Объекты Xt

Пакет Xt представляет собой базу для создания управляющих элементов - widget-ов (заготовок). В смысле Xt widget - это просто структура данных, поля которой включают идентификатор самого элемента, идентификатор его окна, если таковое имеется, и многое другое. Атрибуты такого объекта называются ресурсами. Ресурсами widget могут быть, например, цвет его окна, цвет границы окна, шрифт выводимого текста и т.д.

Каждый объект принадлежит к одному из предопределённых классов ( widget class). Класс понимается в привычном для объектно-ориентированного программирования смысле, т.е.: класс можно рассматривать как множество экземпляров (объектов), имеющих одинаковые характеристики. Классы Xt образуют иерархию.

Во время работы программа создаёт сами объекты (экземпляры классов -- widget). Они образуют совокупности, каждая из которых также представляет некоторую иерархию. Каждая такая иерархия называется деревом объектов ( widget tree). Корнем дерева обязательно является widget, принадлежащий к одному из подклассов специального класса - Shell. Если среди двух widget A и B дерева объектов первый ближе к корню, чем второй, то A является родительским объектом ("родителем") для B, а B - подобъектом (или "дочерним" объектом (потомком)) для A. Таким образом, shell -объект является родительским widget для всех остальных widget данного дерева объектов. Именно он осуществляет взаимодействие программы и менеджера окон.

Описанная иерархия widget соответствует взаимосвязи их окон, что является свойством X Window. Кроме этого, на объекты накладывается и другая иерархия. Дело в том, что во время работы одни объекты могут управлять другими. Например, если некий объект имеет подобъекты, то при изменении геометрии он может автоматически перестроить геометрии своих потомков. Чтобы это могло осуществиться, между widget устанавливается связь - связь "по управлению". Каждый объект может иметь один или несколько "управляемых" им подобъектов.

Для взаимодействия программы, использующей Xt, с widget и X Window предусмотрены три механизма.

* Callback

-процедуры ("процедуры обратного вызова"). Для любого класса определена совокупность действий, на которые должны реагировать принадлежащие ему объекты. Например, для любого класса предусмотрена реакция на уничтожение widget. Когда действие производится, происходит вызов либо стандартной функции Xt, либо одной или нескольких процедур, предоставляемых программой. Такие функции и называются сallback -процедурами или просто callback.

* Action

-процедуры. Программа может заказать реакцию на то или иное сложное событие (группу событий), приходящее от Xt. Если событие происходит, Xt осуществляет поиск и вызов соответствующей функции.

* Event handlers

- обработчики событий. Этот способ аналогичен предыдущему, но более быстр и менее гибок. Он позволяет реагировать только на простые (единичные) события, но не на их последовательности.

Общая схема программирования

Программы, работающие в X, должны выполнить ряд стандартных действий, как то: установить связь с сервером, задать необходимые свойства для менеджера окон, и ещё множество других шагов. Если используется Xt, то всё это делается одной процедурой - XtInitialize(). Она инициализирует сам пакет, менеджер ресурсов ({\term resource manager) X Window, и выполняет другие необходимые операции. Обращение к XtInitialize() (или XtAppInitialize()) должно предшествовать всем другим вызовам процедур Xt. XtInitialize() возвращает идентификатор shell-widget, который может использоваться как корень дерева объектов программы. Как правило, имя класса программы совпадает с именем самой программы, только начинается с заглавной буквы. Менеджер ресурсов использует имя и класс программы для поиска её параметров в базе данных ресурсов.

Каждая программа может задать в командной строке некоторые параметры. В Xt определены "стандартные" параметры, которые могут быть переданы при запуске программы. Кроме этого, в командной строке могут присутствовать и нестандартные параметры, свойственные только данному приложению. XtInitialize() сканирует командную строку и размещает соответствующие значения данных в базе данных.

При инициализации создаётся также и контекст программы - структура, которая хранит всю информацию о приложении. Контекст предназначен оградить программу от влияния различных модификаций в операционной системе. XtInitialize() создаёт некоторый стандартный контекст ( default context), но, тем не менее, начиная с четвёртой версии X, рекомендуется создавать для каждого отдельного экземпляра программы отдельный "личный" контекст, для чего в терминах Xt следует использовать вызов процедуры XtAppInitialize() (вместо XtInitialize()). Заметим здесь, что приложение в Xt может иметь не одно, как обычно, а несколько объектов "верхнего уровня".

Следующим после инициализации является этап создания управляющих элементов программы, описания взаимоотношений между ними, задание реакций на различные события (регистрация обработчиков событий и других подобных объектов). Это может делаться разными способами, традиционным же является использование, например, для создания объекта процедуры XtCreateWidget(), для передачи управления объектом его родителю - процедуры XtManageChild(), для регистрации обработчиков событий для widget - процедуры XtAddEventHandler(), и т.д. и т.п.

После того, как все объекты программы подготовлены к работе, их графические представления (например, соответствующие этим widget окна) показываются на экране процедурой XtRealizeWidget().

Следующий этап - основной цикл - цикл получения и отправки событий. Он реализуется вызовом процедуры XtMainLoop() (XtAppMainLoop()).

Программа, использующая только процедуры основной X библиотеки ( Xlib), должна сама рассматривать каждое приходящее событие (получая его из очереди событий явным вызовом, например, XNextEvent() или XPeekEvent()) и соответствующим образом реагировать на него. Если окон у задачи несколько, то, прежде чем производить какие-то действия, необходимо определить, в каком из окон произошло событие, и на каком уровне иерархии будет происходить обработка этого события (будет ли обрабатывать это событие данный объект или его родитель?). Всё это достаточно утомительно.

Xt берёт всю рутинную работу на себя. XtMainLoop() получает очередное событие и определяет окно, которому оно предназначено. По окну находится соответствующий widget. Для последнего определяются event handler, action -процедура или callback, зарегистрированные для реакции на произошедшее событие. Если таковые сеть, они вызываются. Описанный выше механизм называется рассылкой событий.

XtMainLoop() ( XtAppMainLoop()) автоматически завершает программу по требованию менеджера окон.

Объекты Xt, их классификация

Xt предоставляет набор средств для создания объектов, которые используются программами для общения с пользователем, а в общем случае и с остальным внешним миром.

Каждый создаваемый программой widget есть представитель того или иного класса. Xt и пакеты, на нём основывающиеся, такие как OSF/Motif, Athena, Tk/tcl, Open Look, etc., имеют большое количество таких классов. Создание новых widget, не предусмотренных в стандартных библиотеках, требует и создания (определения) соответствующего класса, что, обычно, является трудоёмкой задачей.

Каждый класс имеет ряд фиксированных характеристик, являющихся общими для всех его экземпляров (например, список сallback -процедур). Значения этих характеристик у самих объектов могут различаться.

Все классы Xt образуют иерархию. Если класс B ближе к вершине иерархии, чем класс D, то B называется базовым для D, а D называется производным классом (или подклассом) для B.

Подклассы наследуют характеристики всех своих базовых классов. Это означает, экземпляр класса имеет характеристики не только своего класса, но и атрибуты всех базовых классов.

В программах каждый класс идентифицируется переменной, которая указывает на соответствующую структуру данных. Эту переменную называют указателем на класс. Данные этой структуры заполняются при инициализации Xt.

Основные классы widget:

Object. Абстрактный класс (класс, не порождающий собственного объекта), который используется в качестве корня дерева всех объектов. Он содержит единственный подкласс:

RectObj. Абстрактный класс, который используется для определения некоторых общих характеристик, необходимых для функционирования различных типов объектов (например, для объектов, не имеющих окна). Он содержит подкласс:

Core. Корень дерева классов widget, имеющих окна. Этот класс определяет характеристики, общие для всех объектов, например такие, как размер окна widget и его положение на экране. Содержит подкласс:

Composite. Widget, относящиеся к данному классу, могут быть родительскими по отношению к другим объектам. Экземпляры класса Composite определяют следующие особенности поведения своих подобъектов:

* задаёт местоположение "дочерних" widget согласно тем или иным ограничениям;

* при уничтожении освобождает память, используемую подобъектами (при уничтожении widget класса Composite сначала будут уничтожены все его "потомки");

* управляет появлением на экране окон своих дочерних widget;

* управляет передачей фокуса ввода между объектами.

Класс Composite содержит подклассы:

Constraint. Это класс представляет собой дальнейшее расширение базового класса. Его экземпляры имеют дополнительные возможности для управления размером и местоположением своих потомков. Например, подобъекты могут размещаться в специальном порядке: в ряд, в столбец и т.д.

Shell. Это специальный класс, предназначенный для взаимодействия с менеджером окон. widget из этого класса может иметь только одного потомка. Класс Shell содержит подклассы:

OverrideShell. Это важный подкласс класса Shell. Для окна widget данного класса атрибут override_redirect устанавливается в значение True, т.е. менеджер окон его не контролирует. Как правило, окна объектов этого класса не имеют аксессуаров, добавляемых менеджером окон (заголовок, рамка, стандартные кнопочки), и используются в основном для создания меню различного типа.

WMShell. Это специальный подкласс класса Shell, содержащий дополнительные поля, необходимые для взаимодействия с менеджером окон. Содержит:

VendorShell. Этот класс предназначен для того, чтобы дать возможность взаимодействия со специальными менеджерами окон. Этот класс содержит подклассы:

TopLevelShell. Widget данного класса, как правило, используются как shell -объекты дерева объектов программы. Он содержит:

ApplicationShell. Программа может иметь, как правило, только один экземпляр, принадлежащий классу ApplicationShell.

TransientShell. Этот класс отличается от предыдущего только особенностями взаимодействия с менеджером окон. Окна widget данного класса не могут быть минимизированы (превращены в пиктограмму). Но если в пиктограмму превращается родитель объекта класса TransientShell, то окно widget убирается с экрана. Класс TransientShell используется для создания диалогов.

Каждый из классов widget, а следовательно, и создаваемые на его основе объекты, имеют достаточно большое количество параметров. В терминах Xt они называются "ресурсы". Xt предоставляет широкий выбор средств для работы с ними.

Дополнительные возможности Xt

В Xt предусмотрен механизм для работы с файлами (и вообще с внешними устройствами) в асинхронном режиме. Приложение может зарегистрировать процедуру, которая будет вызываться по мере готовности данных или при возникновении ошибок чтения/записи.

Xt предоставляет приложению возможность выполнять определённые действия через заданные промежутки времени. Например, периодически отображать на экране текущее время в заданном окне и т.п. Для таких целей используется специальный механизм Xt - таймер. Он обеспечивает вызов через заданный интервал времени специальной функции, заданной программой.

Xt предоставляет возможность выполнять какие-либо действия, когда очередь событий пуста. Это реализуется через регистрацию специальной "рабочей" (work) процедуры, которую Xt вызовет, если очередь событий опустеет. Такие функции обычно используются для выполнения различных действий и вычислений в течение очень короткого времени.

Каждое приложение при необходимости может модифицировать обычный цикл получения и рассылки (обработки) событий - Xt предусматривает целый набор процедур для работы с очередью событий.

Xt имеет механизм, так называемых, акселераторов ( accelerator), который позволяет вводить зависимости событий и действий. Акселераторы похожи на action - процедуры с той разницей, что событие (или группа событий), происходящее в одном widget, инициирует вызов соответствующей action -процедуры для другого объекта.

Xt поддерживает несколько способов работы с окнами widget. Так, программка, используя процедурки, предоставляемые Xt, может показать окошко, установить для него тот или иной режим работы, и закрыть окошко, когда оно становится ненужным. В основном эти процедуры используются для создания pop-up меню и диалогов. Как правило, все множества widget (например, OSF/Motif) имеют свои намного более удобные процедуры для создания меню и диалогов.

Надстройки над Xt В настоящее время Xt строго стандартизован X консорциумом, но стандартов более высокого уровня не существует. Популярностью пользуются:

* OSF/Motif Toolkit;

* Athena Widget Set;

* OPEN LOOK Intrinsic Toolkit;

* InterViews;

* Tk/tcl.

Наиболее распространённым и почти стандартом де-факто, вероятно, следует считать OSF/Motif.

Athena

Athena Widget Set ("множество widget") предоставляется X консорциумом в комплекте стандартной поставки X. Athena была создана в ходе работы над базовыми приложениями и утилитами в ходе реализации проекта "Афина" в MIT, результатом которого и является система X Window.

Athena изначально имела "плоскую" графику - все кнопки, меню и прочие элементы интерфейса не имели теней, т.е. были плоскими. Около года назад вышла AW3d - вариант Athena Widgets, в котором это недостаток устранён.

Motif

Open Software Foundation Motif (OSF/Motif) представляет собой пакет, включающий менеджер окон, набор утилит для выполнения различных вспомогательных операций, а также библиотеку объектов, построенных на основе Toolkit Intrinsics.

Motif поддерживает все классы Xt и, следовательно, ресурсы этих классов, но для записи имени и класса ресурса объекта используются константы, начинающиеся соответственно с префикса XmN и XmC. Для записи типа ресурса употребляются константы с префиксом XmR (вместо XtR, принятого в Xt).

Motif расширяет множество классов объектов, предоставляемое Xt. В частности, Motif поддерживает достаточно большой набор классов, позволяющих создавать меню, полосы прокрутки scrollbar), нажимаемые кнопки, редактирующие элементы и т.д.

Кроме этого, Motif предоставляет специальный класс объектов, которые называются gadget - они образуют в Motif отдельный класс XmGadget, который является подклассом класса RectObj. Они также могут использоваться для создания интерфейсных элементов, но обладают особенностью - они не имеют собственных окон. Для рисования gadget пользуются окном своего родителя.

Каждый класс widget имеет достаточно широкий выбор как наследуемых, так и дополнительных, специфичных для него ресурсов. Они позволяют управлять такими важными характеристиками объектов, как цвет фона, местоположение на экране, шрифт выводимого текста и т.д.

Некоторые из классов Motif не используются для создания экземпляров widget (такие классы в терминологии объектно-ориентированного программирования называются абстрактными). Они содержат в себе самые общие атрибуты и методы, необходимые для функционирования различных типов widget.

Motif имеет два основных подкласса объектов: XmPrimitive и XmManager (класс XmGadget поминался ранее). Оба этих класса являются абстрактными. Первый из них наследуется от класса Core и используется как базовый для классов объектов, не владеющих другими объектами. Примерами являются нажимаемые кнопки, списки и т.д. Класс XmManager наследуется от класса Constraint и применяется для создания объектов, которые могут иметь и управлять дочерними объектами.

Классификация объектов

Класс XmGadget. При создании экземпляров обычных классов объектов Motif ( widget) порождается и соответствующее окно. Если программа использует много widget, то это приводит к значительному замедлению работы приложения. Время тратится и на создание окон, и на дальнейшую работу с ними. Но легко видеть, что наличие для каждого объекта отдельного окна совсем необязательно. Метки label, кнопки, да и многие другие widget с успехом могли бы использовать для рисования окна своих родительских объектов. Нет окна - не надо обращаться лишний раз к серверу, растёт производительность и не тратится дополнительная память.

Проводя именно эту идею в жизнь, разработчики Motif продублировали некоторые классы объектов, создав две версии - с окном и без окна. Версии объектов, не имеющие окон, ведут свою иерархию от абстрактного класса - XmGadget, и обобщающее название у них такое же. Этот специальный класс объектов наследует свои характеристики от класса RectObj, который, в свою очередь, есть абстрактный класс, заключающий в себе базовые механизмы управления геометрией объектов.

Кроме того, что gadgets не имеют собственных окон, на них накладываются и другие ограничения. Так, для них нельзя определить обработчики событий ( event handler), таблицы трансляции . Кроме того, gadget не могут иметь объектов-потомков. В остальном функциональность gadget и соответствующих widget одинакова, поэтому описывать их отдельно мы не будем, только перечислим.

Класс XmGadget содержит подклассы:

* XmArrowButtonGadget.

* XmLabelGadget.\hfil

* XmPushButtonGadget.

* XmToggleButtonGadget.

* XmCascadeButtonGadget.

* XmSeparatorGadget.

Класс XmPrimitive. Этот абстрактный класс содержит:

XmArrowButton. Экземпляр класса представляет собой кнопку, на которой нарисована направленная стрелка. На кнопку можно нажать с помощью мыши или клавиатуры. Граница управляющего элемента может иметь тень, она используется для отображения различных состояний, в которых может быть объект: свободном ("отжатом") и нажатом.

XmLabel. Представители этого класса (метки) - одни из простейших объектов Motif. Метки предназначены для отображения информации: текста или рисунков (битовых (пиксельных) карт).

XmPushButton. Представители этого класса суть прямоугольные нажимаемые кнопки, в которых может быть нарисована строка текста.

Если объект выбирается, например, нажатием левой кнопки мыши, когда её курсор находится на объекте, то цвет границы widget меняется, что создаёт эффект нажатия. После освобождения кнопки, цвет границы восстанавливается. Нажать на такой widget можно и с клавиатуры - для этого надо передать объекту фокус ввода и нажать на клавишу "пробел" (обычно).

XmDrawnButton. Объекты данного класса аналогичны нажимаемым кнопкам с той лишь разницей, что в них рисуется не текст, а произвольный рисунок (карта пикселей).

XmToggleButton. Объекты данного класса представляют собой маленькую кнопку, рядом с которой, как правило, располагается поясняющий текст. Кнопка может пребывать в двух состояниях: включено и выключено (т.е. это переключатель). Они отмечаются изменением внешнего вида управляющего элемента.

Представитель данного класса служит для создания так называемых "отмечаемых кнопок" ( check button), которые мудрее было бы называть "галочками", и "радио-кнопок" ( radio button) - многопозиционных переключателей. Первые служат для задания логических параметров, т.е. имеющих два значения. Вторые служат аналогичной цели, но множество значений в данном случае конечно и содержит более двух элементов. При этом форма графического представления объекта типа XmToggleButton зависит от того, используется ли он как "галочка" или "радио" кнопка.

Как правило, widget класса XmToggleButton объединяются в конструкции, которые называются, соответственно, блок отмечаемых кнопок ( check box) и блок радио-кнопок ( radio box). Эти блоки, в свою очередь, представляют модификации объектов класса XmRowColumn, описанного ниже.

XmCascadeButton. Объекты данного класса представляют собой нажимаемые кнопки и используются при создании меню. При нажатии на объект появляется подменю следующего уровня.

XmList. Представители данного класса - это одни из наиболее интересных объектов Motif. Они предназначены для показа списка строк и дают пользователю возможность произвести различные действия с элементами списка. Пользователь может выбрать одну или несколько строк, представленных в этом объекте, при этом они подсвечиваются. Кроме того, если список имеет фокус ввода, то один из его элементов выделяется пунктирной рамкой. Эту рамку называют курсором списка.

XmScrollBar. Объекты данного класса - полосы прокрутки (скролл-бары), как правило, используются в совокупности с другими объектами, такими, как список ( XmList), текст ( XmText) и другими. Скролл-бар предназначен для прокрутки области, если представленная в ней информация (список, текст, рисунок и т.п.) не может быть показана в окне полностью. Объекты класса XmScrollBar представляют собой полосу (горизонтальную или вертикальную), по краям которой находятся кнопки со стрелками. Нажатие на какую-либо из них приводит к прокрутке в направлении указанном стрелкой. На самой полоске скролл-бара располагается ползунок (бегунок) - выделенный цветом прямоугольник. Если "зацепить" его мышью и "тащить", то это, как правило, также приводит к прокрутке области.

XmSeparator. Объекты данного класса - разделители - используются, как правило, в целях улучшения внешнего вида окон приложения. Такой widget представляет собой вертикальную или горизонтальную полоску (линию), разделяющую группы объектов. Например, разделители могут применяться в меню для отделения одних команд от других, в диалогах - обособляя группу нажимаемых кнопок от остальных элементов и т.д.

XmText. Объекты данного класса позволяют отобразить одну или несколько строк текста. Если строки не помещаются в окне, то изображение можно прокручивать влево-вправо и вверх-вниз. Текст можно редактировать - режим редактирования может изменяться соответствующей установкой ресурсов объектов.

Motif предоставляет ряд удобных процедур, позволяющих производить с widget этого класса самые разнообразные операции: получить и модифицировать данные, скопировать выделенную часть данных в системный буфер ( clipboard) и прочая.

XmTextField. Объекты данного класса позволяют просматривать и редактировать одну строку текста.

Класс XmManager. Данный класс является абстрактным, т.е. не используется для порождения объектов. Он определяет базовые параметры, необходимые для построения классов widget, которые могут управлять другими объектами. Эти ресурсы нужны для правильного отображения дочерних widget и управления получением ими фокуса ввода.

Класс XmManager содержит:

XmBulletinBoard. Объекты данного класса могут иметь подобъекты, которые размещаются в окне произвольным образом. Координаты окон дочерних widget измеряются в системе координат, начало которой находится в левом верхнем углу окна объекта класса XmBulletinBoard.

При изменении размера объекта, например, с помощью мыши, начальное расположение подобъектов либо не меняется, либо они перемещаются так, чтобы избежать взаимопересечения. Если окно widget становится меньше, то части подобъектов могут стать невидимыми.

Класс XmBulletinBoard содержит:

XmForm. Отличительная особенность объектов данного класса (форм) - возможность управления расположением своих подобъектов за счёт задания связей как между самой формой и дочерней widget, так и между самими подобъектами.

Для каждой дочерней widget можно указать, к чему привязан её левый, правый, нижний или верхний край. Так, если левый и правый края подобъекта привязать к правому краю формы, то расстояние от них до этого края всегда будет оставаться одним и тем же. Если размер формы уменьшится, то подобъект сдвинется влево, а если размер увеличится, то - вправо. Можно привязать один подобъект к другому. Тогда изменение положения подобъекта, к которому привязан widget, приведёт к перемещению привязанного объекта так, чтобы расстояние между ними сохранилось.

При изменении размеров формы все связи между её подобъектами сохраняются.

XmSelectionBox. Объекты данного класса ("блоки выбора") представляют пример составной widget и включают в себя прокручиваемый список, где пользователь может выбрать нужный ему элемент, а также текстовое поле (объект XmTextField), где отображается выбранный в списке пункт. Пользователь может редактировать сделанный выбор. Список и текстовое поле могут иметь поясняющие надписи, задаваемые с помощью соответствующих widget класса XmLabel. Объект класса XmSelectionBox включает также и три нажимаемые кнопки (объекты XmPushButton). По умолчанию на них нанесены надписи "Ok", "Cancel" и "Help". И, наконец, есть ещё один элемент - нажимаемая кнопка, имеющая по умолчанию название "Apply". Первоначально данный подобъект создаётся, но не включается в список управляемых ( managed) widget.

Используя блок выбора, пользователь может указать нужную ему подстроку в списке или ввести её в текстовое поле. Установки подтверждаются нажатием кнопки "Ok".

Класс XmSelectionBox включает:

XmCommand. Объекты данного класса дают пользователю возможность сделать выбор нужной команды, используя список уже введённых команд, или введя команду в текстовое поле, специально для этого предусмотренное в widget.

XmFileSelection. Объекты данного класса позволяют просматривать текущее содержимое разных директорий и выбрать тот или иной файл.

Объекты данного класса содержат элементы:

* 2 текстовых поля: "Filter" и "Selection" (объекты класса XmNextField);

* 2 списка: "Directories" и "Files"(объекты класса XmList);

* 4 нажимаемые кнопки: "Ok", "Filter", "Cancel" и "Help" (объекты класса XmPushButton);

Текстовое поле "Filter" задаёт маску (шаблон), для отбора из всего множества файлов некоторого подмножества, удовлетворяющих задаваемому в этом поле условию - подходящих под шаблон - именно это подмножество и показывается в списке "Files". В списке "Directories" отображаются поддиректории текущего каталога. В текстовом поле "Selection" отображается файл (его название), выбранный в списке "Files", и в это же текстовое поле пользователь может ввести и полное имя нужного ему файла вручную. Четыре нажимаемые кнопки используются для осуществления различных действий:

Ok - выбор заданного файла;

Filter - обновление списка файлов, отображаемого в текстовом поле "Files", в соответствии с текущей маской;

Cancel - закрывает окно widget, выбор файла не происходит;

Help - зов о помощи.

XmMessageBox. Объекты данного класса предназначены для выдачи пользователю сообщений, возникающих в процессе работы программы. Этот widget является составным. Он имеет область, в которой отображается строка текста (сообщение) и специальная пиктограмма, характеризующая тип сообщения. Кроме этого, в объекте есть три нажимаемых кнопки. По умолчанию на них нанесены надписи: "Ok", "Cancel" и "Help".

XmDrawingArea. Объекты данного класса предоставляют программе окно для рисования и отображения информации. В самом классе не предусмотрены параметры, которые можно было бы непосредственно применять для вывода графики. Но имеющиеся в этом классе списки сallback -процедур позволяют получать извещения о необходимости перерисовки окна widget и о получении фокуса ввода.

XmFrame. Объекты данного класса используются для того, чтобы выделить некоторые объекты среди остальных, обведя их рамкой. Особенность widget данного класса состоит в том, что они могут иметь и управлять только одним подобъектом.

XmPanedWindow. Объекты данного класса могут объединять разнородные widget. Подобъекты отделяются друг от друга, и между ними помещается специальный элемент, который имеет название sash. Он выглядит, как маленький квадрат, и используется для изменения размеров дочерних widget. Так, если объект класса XmPanedWindow имеет два подобъекта, то можно проделать следующее: "зацепить" sash мышкой и "оттащить" его в нужную сторону (вниз-вверх или влево-вправо) - при этом продольный размер (размер вдоль направления, в котором был "оттащен" sash) одного дочернего объекта увеличится "за счёт" другого (размер другого уменьшится), поперечные размеры обоих подобъектов сохранятся. "Поперечный" размер объекта класса XmPanedWindow определяется максимальным аналогичным размером его подобъектов.

XmRowColumn. Объекты данного класса могут объединять разнородные widget. Подобъекты располагаются в определённом порядке - в виде матрицы. widget класса XmRowColumn являются основой для создания следующих объектов:

check box - "блок отмечаемых кнопок" (т.е. объектов класса XmToggleButton или класса XmToggleButtonGadget); среди имеющихся в "блоке" кнопок одновременно может быть выбрано ("включено") несколько;

radio box - "блок радио-кнопок" (т.е. объектов XmToggleButton или XmToggleButtonGadget); среди имеющихся в "блоке" кнопок одновременно может быть выбрана ("включена") только одна;

pulldown menu - "выпадающее меню" - окно подменю, которое появляется после выбора кнопки в меню верхнего уровня ( menu bar); пункты меню располагаются вертикально;

option menu - кнопка с ассоциированным меню; при нажатии на кнопку возникает окно меню, из которого выбирается одно значение параметра; пункты меню располагаются вертикально;

popup menu - "всплывающее меню", которое, как правило, вызывается нажатием на третью кнопку мышки; окно меню появляется в том месте, где находится её курсор; пункты меню располагаются вертикально;

menu bar - меню верхнего уровня, содержащее ряд кнопок (объектов класса XmCascadeButton или XmCascadeButtonGadget), которые используются для вызова различных подменю ( pulldown menu); пункты меню располагаются горизонтально.

XmScale. Объект данного класса представляет собой прямоугольную область, содержащую фиксирующий бегунок ( slider), используя который пользователь может выбрать значение параметра, ассоциированного с объектом, из указанного диапазоне.

XmScrolledWindow. Объект данного класса предоставляет возможность выводить и просматривать некоторую информацию (текст, рисунок, список). Такой widget, как правило, содержит подобъект, в котором расположены данные, предназначенные для просмотра (это может быть объект класса XmText, XmDrawingArea и др.) Для более удобного просмотра данных могут использоваться горизонтальные и вертикальные полосы прокрутки.

Данный класс содержит подкласс

XmMainWindow. Объекты данного класса представляют отдельную компоненту интерфейса, состоящую, как правило, из следующих частей:

* меню верхнего уровня,

* окно команд,

* "рабочая" область,

* окно сообщений,

* и два скролл-бара (горизонтальный и вертикальный).

Подобъекты могут быть разделены сепараторами.

Классы XmMenuShell и XmDialogShell. Motif предусматривает класс объектов XmMenuShell для создания различных меню. Этот класс наследуется от класса OverrideShell (из Xt).

Как уже упоминалось при описании Xt, класс TransientShell используется для создания объектов программы, которые, с одной стороны, непосредственно контактируют с менеджером окон, а с другой стороны, имеют особенности, отличающие их от обычных окон верхнего уровня. Основной из этих особенностей является та, что widget класса TransientShell нельзя минимизировать. Но они убираются с экрана, если в пиктограмму превращается родитель. Такого рода widget, как правило, используются для создания вспомогательных окон программы.

Motif использует указанные свойства класса TransientShell и развивает их в производном классе XmDialogShell. Последний служит в качестве shell -объекта диалога.

Структуру диалогового окна в Motif может представить следующим образом:

Объект класса XmDialogShell

Объект подкласса XmManager, например, XmBulletinBoard или XmForm

Разнообразные управляющие элементы: кнопки, поля ввода текста и т.д.

Библиотека имеет набор процедур, облегчающих создание описанной конструкции.

Диалоги

Как было указано, конструкция диалогового окна в Motif следующая: сначала идёт объект класса XmDialogShell, в который потом включается widget одного из подклассов класса XmManager, этот объект используется для размещения разнообразных объектов.

В библиотеке предусматриваются специальные процедуры для создания диалогов. Они различаются по типу widget, являющейся дочерней по отношению к объекту класса XmDialogShell.

Вывод текста

В библиотеке достаточно большое количество widget, которые используются для отображения текстовой информации. Это XmLabel со подклассы, XmText и др. Для задания возможных шрифтов, которые можно применять при рисовании строк, используется ресурс XmNfontlist. Он имеет тип XmFontlist. Значение его - множество пар "шрифт"/"тэг шрифта".

Тэги (метки) предназначены для того, чтобы сделать программы независимыми от конкретных шрифтов, задаваемых пользователем. Делается это следующим образом: приложение создаётся так, что во всех функциях, работающих со строками текста, присутствуют не сами шрифты, а их метки. Когда задача скомпилирована и стартует, определяется соответствие между тэгами и конкретными шрифтами. Последние и используются для рисования.

Motif имеет средства не только для работы со строками текстов, выводимыми единым шрифтом, но и позволяет работать с такими объектами, как "составные строки" - т.е. строками текста, в которых используется много шрифтов. Имеется набор средств для создания таких строк, работы с ними и преобразования их к обычным, "одношрифтовым", строкам.

Работа с изображениями

Сам Motif работает с изображениями, представляя их во внутреннем формате, представляющем собой простейшую битовую карту ( bitmap), которая задаётся с помощью структуры XImage.

Управление фокусом ввода

Motif поддерживает две модели передачи фокуса ввода. Первая из них неявная ( pointer): фокус отдаётся той widget, в которую перемещается курсор мыши. Вторая модель - явная ( explicit): для передачи фокуса надо поместить курсор мыши в окно widget и нажать на левую кнопку мыши. Когда widget или gadget получают фокус ввода, их граница подсвечивается.

Кроме этих моделей передачи и получения фокуса ввода существует ещё механизм передачи фокуса ввода от одной widget к другой. Объекты могут быть объединены в группы - это может делаться заданием необходимых значений соответствующих ресурсов, а может быть отдано на откуп системе. В последнем случае Motif автоматически связывает widget, используя встроенные правила. Так, например, объект класса XmMessageBox содержит три группы: одна - "основной" объект диалога (класс XmForm), вторая - "метка", в которой представлено сообщение пользователю, третья - нажимаемые кнопки.

Фокус ввода передаётся как от одного объекта (в группе) к другому, так и от группы к группе.

Передача фокуса внутри группы производится с помощью клавиш стрелок, а от группы к группе - с помощью клавиши табуляции (поэтому сами группы называют Tab -группами). При передачи фокуса группе, фокус ввода в ней передаётся первому объекту, который может получить фокус (объекту можно запретить получать фокус, установкой подобающего значения соответствующего ресурса). Порядок передачи фокуса ввода внутри группы совпадает с порядком, в котором созданы её widget. При этом, обычно, комбинация клавиш перемещает фокус в противоположном направлении.

Motif предоставляет также ряд процедур, с помощью которых можно управлять фокусом ввода.

Lesstif Совсем недавно вышел freeware аналог Motif, полностью с ним совместимый. Он называется Lesstif. Его можно свободно получить в исходном и скомпилированном для различных платформ виде в Internet.

Tk/tcl

Tcl - читается: [tikl] - расшифровывается: "tool command language" (инструментальный командный язык). Состоит из двух частей: собственно языка и библиотеки.

Язык tcl имеет простой синтаксис, программировать на нём легко. В исходном своём виде tcl - это интерпретатор. Позволяет создавать новые конструкции, как функции или программы, что предоставляет умелому программисту мощный инструмент разработки не только конечных приложений, но и своего собственного расширения языка tcl, создания и поддержки своего собственного стиля.

Библиотека tcl предоставляет возможность использовать в прикладных программах интерпретаторы языка tcl, а значит и включать в программы скрипты, написанные на командном языке tcl. Библиотека содержит лексический анализатор языка tcl, функции, реализующие встроенные команды tcl, позволяет пристраивать пользовательские подпрограммы (вызовы функций) к командам tcl. Такая компоновка возможна и для C, и для C++.

Tk представляет собой Motif -совместимый инструментарий (toolkit) для разработки графических пользовательских интерфейсов в среде X Window. В дополнение к стандартному интерфейсу с C и C++, он включает интерфейс с tcl, предоставляя возможность использовать средства Tk из среды интерпретатора команд tcl. Это означает, что помимо стандартного программирования на C и C++, интерфейсные части приложения могут быть реализованы в виде скриптов на языке tcl и эти интерфейсные части (диалоги, планировки экранов и т.д.) можно править динамически, в ходе работы конечной программы, используя команды tcl.

Оконная среда " wish" позволяет создавать приложения с графическими пользовательскими интерфейсами, пользуясь только средствами языка tcl.