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GTK+和X在嵌入式Linux中的应用

导读: 在嵌入式Linux 下有很多图形界面系统 GUI,包括Qt/Embedded,FLTK,Microwindows 和 GTK+ 等。作为一个开发者,到底使用什么样的 GUI 系统呢?对一个系统,将它改造为符合你的需求,你要做多少修改呢?修改后的系统的尺寸一般会有多大呢?

  在嵌入式Linux 下有很多图形界面系统 GUI,包括Qt/Embedded,FLTK,Microwindows 和 GTK+ 等。作为一个开发者,到底使用什么样的 GUI 系统呢?对一个系统,将它改造为符合你的需求,你要做多少修改呢?修改后的系统的尺寸一般会有多大呢?这些都是开发人员会遇到的问题。我们在这里讨论的就是要对这些内容做一个具体细致的分析,通过我们的讨论,大家会对基于 GTK+ 和 X 的 GUI 在嵌入式Linux 下的应用有一个确切的了解。

  在嵌入式系统应用日益发展的今天,越来越多的应用都需要使用到 GUI 来进行开发,以此来获得更好的交互性。

  嵌入式Linux 下GUI 的选择,对大多数开发人员来说是一个需要权衡对比的过程。选择 GTK+ 运行在X 系统上,然后X系统运行在嵌入系统的 framebuffer 上,这会是一个很好的选择。

  GTK+ 与 X 的优点

  当然,GTK+ 与 X 一般都是被大家考虑为体积较大的桌面系统的好搭配,但实际上对于嵌入系统来说,它也有着诸多的优点:

  1、 X-window 系统与 GTK+ 都非常稳定可靠,X-window 系统是经历了长期的开发及应用实践的,GTK+ 也是一个比较成熟的开放源代码项目;

  2、 X-window 系统是一个灵活的 client/server 的模型结构,一个应用客户端的崩溃不会影响到图形系统的其他部分,这是一个很重要的特性,它有利于支持第三方应用的扩展开发,而不影响到主体部分;

  3、 GTK+有两个重要的库:GDK和GLIB。GDK抽象了底层的窗口管理,要移植 GTK+ 到另一个不同的窗口系统的话,我们只需要移植 GDK 就可以了。GLIB 是一个工具集合,它包括了数据类型,各种宏定义,类型转化,字符串处理,任何应用程序都可以链接这个 GLIB 库,使用其中的各种数据类型、方法,来避免重复代码,或者说避免开发人员重新发明轮子,这样有利于减少整个系统的尺寸;

  4、 对 GTK+/X 的裁剪是很容易的,它们有着很好的可配置的选项,有着清晰的代码结构,可以保证安全正确地去掉大段的不需要的代码;

  5、 GTK+ 有着大量的应用,GTK+ 已经被用在了很多重要的应用系统中;

  6、 GTK+ 的授权是 LGPL 方式的,X 是 non-copyleft free license 的,第三方开发的系统都能与它们进行链接;

  7、 GTK+/X 二者都是基于 C 代码的,而不是C++;

  8、 GTK+ 使用 C 来实现了面向对象的架构;

  其他 GUI 系统

  其他可以选择的图形系统包括:Qt/Embedded,FLTK 和 Microwindows。

  1、 Qt/E 是其中较高级的,它是一个完整的,基于 framebuffer 的 GUI 系统,由 Trolltech 公司开发;

  2、 Qt/E 有着高效的图形渲染效果,还包括 TrueType 字体系统,及 alpha blending 半透明处理;

  3、 但 Qt/E 不是使用 LGPL 授权方式,而是使用两种授权方式:开发使用 GPL,而商用需要授权与版税;

  4、 Qt/E 是用 C++ 编写的;

  5、 Qt/E 非常大,一个 iPAQ QPE 就包括了 3.3MB 的 Qt/E 库和一个 718KB 的 QPE 库(和 Xlib 类似的一种库);

  6、 Qt/E 不够稳定,QPE demo 不错,但出现过崩溃;

  7、 FLTK (the Fast Light Toolkit) 是一个小型的 GUI 图形系统,它也是用 C++ 写的,特性太少,应用范围较少,不够成熟;

  8、 Microwindows 和 X-Window 相比也是一个不错的选择,它占用大约 100KB-600KB 大小的内存,和文件存储空间,虽然已经有了一个其上的 GTK+ 移植,但还是不够成熟;

  X-window:比你想象的要小很多

  对于X-window系统,广大的网络开发者已经做了大量的工作来减小其的尺寸,最知名的有TinyX。可以通过对不需要的代码的裁剪及去除XLIB中静态数据来减少总体的尺寸,如:color管理系统,弧形,粗线条等。

  在大多数开发人员的印象里,X 系统很庞大,但实际上,你听到的,是那些对 X 不够了解的人的一种误解。在经过裁剪后的情况下,GTK+/X 要比 GTK+/FB 与 Qt/E 还要来得有效,且 XLIB 对一般的应用程序有着更好的支持作用,应用程序的开发会变得更高效。

  如何裁剪 GTK+

  我们可以从标准的 GTK+ 发行版本来裁剪,裁剪掉其中的不需要的,修改已经有的代码,并加入新的特性所需要的代码。裁剪的范围包括小的改动,也包括一些大的结构性的、核心的改变。

  1、 去除 Widgets 窗口

  最开始,我们把不需要的 Widgets 去除掉,比如:GtkGamma、GtkHRuler、过时了的 GtkList(被 GtkCList所替代了)、和我们不需要的 GtkFrame. 边框。

  2、 Widgets 窗口尺寸与绘制

  接着,修改Widgets的大小与绘制方法,GTK+提供了一个主题引擎机制,来控制窗口的外观与效果。它允许在运行中设置字体,设置行间隔,设置绘制特性。这样的机制很不错,但不够灵活,代码中很多设置的地方都是使用硬编码的方式;另外,一种主题,就是一堆额外的代码段和参数,这样会增加整体的尺寸。

  需要找出影响到窗口系统整体尺寸的内容,再来修改它。比如,一个按钮的大小与绘制,包括这样的参数:边框的宽度,x/y的位置(主题引擎需要的参数),缺省的间隔(常量),缺省的左上角的位置(常量),获得焦点。这些在嵌入系统中并不需要那么完整,我们可以根据实际的需求来简化代码,来避免 GTK+的复杂性。

  另外,使用面向对象的方法,来继承窗口Widgets的特性,作为子类也是一个有效的方法。

  3、GtkWindow

  GTK+总是假定一个窗口里面包含了另一个窗口,它们就是嵌套关系。但对于我们经常会碰到的有软键盘的应用时,就不完全正确了。软键盘虽然是属于一个窗口的,但却会超出那个窗口。所以为了突破这个假定,需要对GtkWindow增加一些特性,将软键盘处理成一种特殊的子窗口。

  软键盘所在的窗口,需要处理软键盘的按键事件,并将按键转发给软键盘工具条。当软键盘按下,软键盘的回调函数就被注册到原始窗口上,这样软键盘就会响应按键事件。在GtkWindow上增加接口,可以创建,响应按键。

  在小屏幕的嵌入系统中,可以将滚动条做得更简化些,去掉边框,使用单个滚动条。这些都更适合嵌入系统。

  字体管理系统

  在字体管理方面,要找到一个轻型的机制来在嵌入式系统显示各种字体,并不是那么简单,困难在于GTK+ 的大型的 Widget 风格与 X 系统的老式的字体管理机制的结合所引起的问题。

  前面提到的,主题引擎方式的GTK+ 是用来控制窗口的样式与外观的。在一个窗口显示之前,它会得到一个式样对象,GtkStyle,它可以是一个指向父窗口的式样对象指针,或者是一个新的类型,这些式样对象将被应用到这个窗口及它的子窗口。这个式样由缺省值、rc 文本文件、应用来确定。

  要改变一个窗口的字体,你必须克隆窗口的式样,并使用X字体加载一个新的字体,类似adobe-helvetica-bold-r-normal--12-*-*-*-p-*-iso8859-1。

  但实际中会有些问题,GtkStyle是一个大的对象。如果一个屏幕上有很多种不同字体大小的多个窗口,每个都有一个唯一的GtkStyle对象,我们就会浪费大量的内存。到最后,X系统就不能支持类似字体的各种变化了。你甚至不能使X完成让某个字体变粗的操作,因为X系统是将不同外型的字体作为不同的字体的。X系统是假定你会硬编码一个希望的字体或者分析出一个字体名,改变字体及验证结果都将在字体服务器上。

  还可以使用一个更好的方法来完善字体管理系统,即包装GtkStyle,这样开发者就可以通过属性来获得一个窗口的字体,这比直接使用 X 系统字体的名字要更灵活。比如要显示一个比基本字体要大一号,并且是黑体字就可以调用:

  gtk_widget_set_font_bold (widget, TRUE);

  gtk_widget_set_font_enlarge (widget, 1);

  这是通过在 GtkWidget 结构中加入一个 GdkFont * font 来实现的,GtkWidget 是所有窗口类的父类。如果设置widget-》font 那么就使用它,否则就使用widget-》style-》font。

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