10.1Linux圖形開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)10.2嵌入式Linux圖形用戶(hù)界面簡(jiǎn)介10.3Qt/Embedded嵌入式圖形開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)練習(xí)題第10章嵌入式Linux圖形用戶(hù)界面編程

10.1Linux圖形開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)

本節(jié)簡(jiǎn)單介紹圖形用戶(hù)界面GUI的一般架構(gòu)，主要討論嵌入式Linux圖形開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括GUI的底層支持庫(kù)和高級(jí)函數(shù)庫(kù)，為后面的進(jìn)一步敘述奠定基礎(chǔ)。10.1.1GUI的一般架構(gòu)

GUI是GraphicalUserInterface的簡(jiǎn)稱(chēng)，即圖形用戶(hù)界面。圖形用戶(hù)界面(GUI)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最為成熟的人機(jī)交換技術(shù)，是計(jì)算機(jī)與用戶(hù)之間的對(duì)話(huà)接口。它是一個(gè)圖形組成的用戶(hù)界面。比如，Windows界面、OS2界面等都是GUI。

GUI系統(tǒng)在邏輯上一般可分為以下幾層：

(1)最底層I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)：直接與輸入硬件打交道，完成I/O設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，包括顯示設(shè)備驅(qū)動(dòng)、鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)等，構(gòu)成了GUI的硬件基礎(chǔ)。

(2)中間層圖形引擎：直接和最底層I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)打交道，主要完成一些圖形操作和圖形管理，如畫(huà)點(diǎn)、畫(huà)線(xiàn)、區(qū)域填充、畫(huà)窗口及按鈕等。

(3)最上層GUI應(yīng)用程序接口(API)：是提供給程序員的編程接口，以快速開(kāi)發(fā)GUI應(yīng)用程序。

GUI是嵌入式系統(tǒng)中的一個(gè)重要問(wèn)題，越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)要求提供全功能的Web瀏覽器，而這就要求有一個(gè)高性能、高可靠的GUI支持。由于嵌入式系統(tǒng)本身的特殊性，嵌入式GUI要求簡(jiǎn)單、直觀、可靠、占用資源小且反應(yīng)快速，以適應(yīng)系統(tǒng)硬件資源有限的條件。另外，GUI還應(yīng)具備高度可移植性與可裁減性，以適應(yīng)不同的硬件條件和使用需求。總體來(lái)講，嵌入式GUI應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

(1)體積?。?/p>

(2)耗用系統(tǒng)資源?。?/p>

(3)上層接口與硬件無(wú)關(guān)，高度可移植；

(4)高可靠性；

(5)在某些應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)具備實(shí)時(shí)性。10.1.2嵌入式GUI底層支持庫(kù)

一個(gè)能夠移植到多種硬件平臺(tái)上的嵌入式GUI系統(tǒng)，應(yīng)至少抽象出兩類(lèi)設(shè)備：

(1)圖形抽象層(GraphicAbstractLayer，GAL)：基于圖形顯示設(shè)備，完成系統(tǒng)對(duì)具體顯示硬件設(shè)備的操作，為程序開(kāi)發(fā)人員提供統(tǒng)一的圖形設(shè)備編程接口。

(2)輸入抽象層(InputAbstractLayer，IAL)：基于輸入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同輸入設(shè)備的控制操作，提供統(tǒng)一的調(diào)用窗口。

嵌入式GUI底層實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)如圖10-1所示。

目前應(yīng)用于嵌入式Linux系統(tǒng)中比較成熟、功能比較強(qiáng)大的GUI系統(tǒng)底層支持庫(kù)有XWindow、FrameBuffer、SVGALib、LibGGI等。圖10-1嵌入式GUI底層實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)

1.?XWindow

XWindow是Unix的圖形界面標(biāo)準(zhǔn)，它是以斯坦福的圖形化操作系統(tǒng)WWindowsSystem為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)的一套網(wǎng)絡(luò)透明窗口系統(tǒng)。XWindow系統(tǒng)是目前Linux系統(tǒng)中處于主導(dǎo)地位的桌面圖形系統(tǒng)。所有Linux版本的圖形界面標(biāo)準(zhǔn)均遵循XWindow，簡(jiǎn)稱(chēng)X。

XWindow采用標(biāo)準(zhǔn)的客戶(hù)端/服務(wù)器(Client/Server)模式，即參與運(yùn)行的主體為客戶(hù)端(XClient)和服務(wù)端(XServer)。它由XServer、XClient、X協(xié)議、Xlib函數(shù)庫(kù)等組成。

(1)?XServer：主要是控制I/O設(shè)備的程序，對(duì)顯示器的輸出、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的輸入進(jìn)行管理，接收輸入設(shè)備的信息，并將其傳給XClient，而將XClient傳來(lái)的信息輸出到屏幕上，提供顯示功能。

(2)?XClient：也稱(chēng)客戶(hù)程序，是應(yīng)用程序的核心部分，與硬件無(wú)關(guān)。它位于后端，提供處理功能。

(3)?X協(xié)議：是XWindow系統(tǒng)中各單元間通信的標(biāo)準(zhǔn)，主要負(fù)責(zé)XClient與XServer間的通信。

(4)?Xlib函數(shù)庫(kù)：XWindow客戶(hù)程序的功能是通過(guò)調(diào)用Xlib中的函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。

XWindow的這種工作方式為用戶(hù)提供了兩個(gè)重要的特性：一個(gè)是平臺(tái)無(wú)關(guān)性，即應(yīng)用程序可以在任何其他平臺(tái)的服務(wù)器上顯示其界面；另一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)透明性，是指服務(wù)器和客戶(hù)端之間通信協(xié)議的運(yùn)作對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是透明的，客戶(hù)端和服務(wù)器可以在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，也可以不是，一個(gè)應(yīng)用程序不管是在本地運(yùn)行，還是在遠(yuǎn)程某臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行，都可以實(shí)現(xiàn)在本地顯示。

2.?FrameBuffer

FrameBuffer是一種獨(dú)立于硬件的抽象圖形設(shè)備，是Linux抽象出來(lái)的供用戶(hù)態(tài)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)直接寫(xiě)屏的設(shè)備。它模仿顯卡的功能，將顯卡硬件結(jié)構(gòu)抽象化。用戶(hù)可以將FrameBuffer看成是顯示內(nèi)存的一個(gè)映像，將其映射到進(jìn)程地址空間之后，就可以直接進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，而寫(xiě)操作可以立即反映在屏幕上。

FrameBuffer設(shè)備提供了若干ioctl命令，通過(guò)這些命令，可以獲得顯示設(shè)備的一些固定信息(如顯存大小)、與顯示模式相關(guān)的可變信息(如分辨率、像素結(jié)構(gòu)等)以及偽彩色模式下的調(diào)色板信息等。此外，通過(guò)FrameBuffer設(shè)備還可以獲得當(dāng)前內(nèi)核所支持的加速顯示卡的類(lèi)型，這種類(lèi)型通常是和特定顯示芯片相關(guān)的。在獲得了加速芯片類(lèi)型之后，應(yīng)用程序就可以將PCI設(shè)備的內(nèi)存I/O(memio)映射到進(jìn)程的地址空間。這些memio一般是用來(lái)控制顯示卡的寄存器的，通過(guò)對(duì)這些寄存器的操作，應(yīng)用程序就可以控制特定顯卡的加速功能。

FrameBuffer本身不具備運(yùn)算數(shù)據(jù)的能力，它只暫存經(jīng)CPU運(yùn)算后的數(shù)據(jù)結(jié)果，并將結(jié)果送到顯示器中，中間不對(duì)數(shù)據(jù)做任何處理。它只是一個(gè)(提供顯示內(nèi)存和顯示芯片寄存器從物理內(nèi)存映射到進(jìn)程地址空間的)設(shè)備。所以，對(duì)于應(yīng)用程序而言，如果希望在FrameBuffer之上進(jìn)行圖形編程，還需要自己動(dòng)手完成其他許多工作。FrameBuffer就像一張畫(huà)布，使用什么樣的畫(huà)筆，如何畫(huà)畫(huà)，還需要自己動(dòng)手完成。

FrameBuffer具有高度的可移植性、易使用性和穩(wěn)定性。使用Linux內(nèi)核的FrameBuffer驅(qū)動(dòng)，可以輕松支持1024?×?768?×?32b/p以上的分辨率。目前，在可得到的絕大多數(shù)Linux版本所發(fā)行的內(nèi)核中，已經(jīng)預(yù)編譯了FrameBuffer支持。

3.?SVGALib

SVGALib(SuperVideoGraphicsArrayLib)是一個(gè)比較老的圖形支持庫(kù)，是Linux系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的非X圖形支持庫(kù)。這個(gè)庫(kù)從最初對(duì)標(biāo)準(zhǔn)VGA(VideoGraphicsArray)兼容芯片的支持開(kāi)始，一直發(fā)展到對(duì)老式SVGA芯片的支持以及對(duì)現(xiàn)今流行的高級(jí)視頻芯片的支持。它為用戶(hù)提供在控制臺(tái)上進(jìn)行圖形編程的接口，使用戶(hù)可以在PC兼容系統(tǒng)上方便地獲得圖形支持。但該系統(tǒng)存在以下不足：

(1)接口雜亂。SVGALib從最初的VGAlib發(fā)展而來(lái)，保留了老系統(tǒng)的許多接口，而這些接口卻不能良好地迎合新顯示芯片的圖形能力。

(2)未能較好地隱藏硬件細(xì)節(jié)。許多操作不能自動(dòng)使用顯示芯片的加速能力支持。

(3)可移植性差。SVGALib目前只能運(yùn)行在X86平臺(tái)上，除Alpha平臺(tái)之外，對(duì)其他平臺(tái)的支持能力較差。

(4)?SVGALib作為一個(gè)老的圖形支持庫(kù)，對(duì)高級(jí)圖形功能的支持(比如直線(xiàn)和曲線(xiàn)等)不能令人滿(mǎn)意，因此其應(yīng)用范圍越來(lái)越小，尤其在Linux內(nèi)核增加了FrameBuffer驅(qū)動(dòng)支持之后，有逐漸被其他圖形庫(kù)替代的跡象。

盡管SVGALib有許多缺點(diǎn)，支持的顯卡種類(lèi)也不多，但是有許多的游戲及程序還是用它來(lái)做開(kāi)發(fā)的。此外，它是Linux

Console下的VGA驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)，如果用戶(hù)準(zhǔn)備在Console下撰寫(xiě)圖形功能的程序，目前來(lái)說(shuō)SVGALib是唯一的選擇。

4.?LibGGI

LibGGI(LibGraphicsInterface)是一個(gè)跨平臺(tái)的繪圖庫(kù)。它試圖建立一個(gè)一般性的圖形接口，而這個(gè)抽象接口連同相關(guān)的輸入抽象接口一起，可以方便地運(yùn)行在XWindow、SVGALib、FrameBuffer等之上。建立在LibGGI之上的應(yīng)用程序，不需重新編譯，就可以在上述這些底層圖形接口上運(yùn)行。

在Linux上，LibGGI是通過(guò)調(diào)用FrameBuffer或SVGALib來(lái)完成圖形操作的，可能速度比較慢。但在某些不支持FrameBuffer或是VGA的系統(tǒng)上使用LibGGI仍然是一種不錯(cuò)的選擇。目前，LibGGI的發(fā)展緩慢。10.1.3嵌入式GUI高級(jí)函數(shù)庫(kù)

1.?Xlib及其他相關(guān)函數(shù)庫(kù)

Xlib即我們上面所提到的XWindow系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)客戶(hù)程序功能所需調(diào)用的函數(shù)庫(kù)。在XWindow系統(tǒng)中進(jìn)行圖形編程時(shí)，可以選擇直接使用Xlib。它實(shí)際上是對(duì)底層X(jué)協(xié)議的封裝，可通過(guò)該函數(shù)庫(kù)進(jìn)行一般的圖形輸出。如果用戶(hù)的XServer支持DGA(DirectGraphicsAccess，直接圖形訪(fǎng)問(wèn))，則可以通過(guò)DGA擴(kuò)展直接訪(fǎng)問(wèn)顯示設(shè)備，從而獲得加速支持。由于Xlib的接口原始而且復(fù)雜，使得應(yīng)用程序界面開(kāi)發(fā)效率低，因此一般用戶(hù)選擇其他高級(jí)一些的圖形庫(kù)作為基礎(chǔ)，比如GTK(TheGIMPToolkit)、QT等。但GTK、QT等函數(shù)庫(kù)也存在龐大、占用系統(tǒng)資源多的缺點(diǎn)，不太適合在嵌入式系統(tǒng)中使用。這時(shí)可選擇使用簡(jiǎn)單而靈活的GUI工具箱—FLTK(FastLightToolkit)，它是一個(gè)輕量級(jí)的圖形函數(shù)庫(kù)，特別適用占用資源少的環(huán)境。FLTK的主要功能集中在用戶(hù)界面上，提供了豐富的控件集。

2.?SDL

SDL(SimpleDirectMediaLayer)是一個(gè)跨平臺(tái)的多媒體游戲支持庫(kù)，它是專(zhuān)門(mén)為游戲和多媒體應(yīng)用而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。它可以運(yùn)行在許多平臺(tái)上，包括XWindow、XWindowwithDGA、LinuxFrameBuffer控制臺(tái)、LinuxSVGALib以及WindowsDirectX等。

SDL提供了對(duì)圖形、聲音、游戲桿、線(xiàn)程等的支持，還提供了對(duì)高級(jí)圖形的支持，比如Alpha混合、透明處理、YUV覆蓋、Gamma校正等。

此外，在SDL環(huán)境中能夠非常方便地加載支持OpenGL

(OpenGraphicsLib)的Mesa庫(kù)，從而提供對(duì)二維和三維圖形的支持。可以說(shuō)，SDL是編寫(xiě)跨平臺(tái)游戲和多媒體應(yīng)用的最佳平臺(tái)，它得到了廣泛的應(yīng)用。

3.?Allegro

Allegro庫(kù)(Allegrolibrary)是一個(gè)自由的視頻游戲圖形庫(kù)，是專(zhuān)門(mén)為X86平臺(tái)設(shè)計(jì)的。

Allegro可運(yùn)行在LinuxFrameBuffer控制臺(tái)、LinuxSVGALib、XWindow等系統(tǒng)上。它提供了一些豐富的圖形功能，包括矩形填充和樣條曲線(xiàn)生成等，而且具有較好的三維圖形顯示能力。由于Allegro的許多關(guān)鍵代碼是采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的，因此該函數(shù)庫(kù)具有運(yùn)行速度快、資源占用少的優(yōu)點(diǎn)。但Allegro也存在如下缺點(diǎn)：

(1)對(duì)線(xiàn)程的支持較差。Allegro的許多函數(shù)是非線(xiàn)程安全的，不能同時(shí)在兩個(gè)以上的線(xiàn)程中使用。

(2)對(duì)硬件加速能力的支持不足，在設(shè)計(jì)上沒(méi)有為硬件加速提供接口。

4.?Mesa3D

Mesa3D是一個(gè)支持3D的圖形函數(shù)庫(kù)，它有API接口，非常像OpenGL(OpenGraphicsLib，即開(kāi)放式圖形庫(kù)，是專(zhuān)業(yè)的3D程序接口，也是一個(gè)功能強(qiáng)大、調(diào)用方便的底層3D圖形庫(kù))。Mesa3D是Linux下OpenGL的取代產(chǎn)品，提供和OpenGL幾乎完全一致的接口。

Mesa3D還是一個(gè)遵循GPL協(xié)議(部分遵循LGPL協(xié)議)的自由軟件。因此，Mesa3D是一個(gè)兼容OpenGL規(guī)范的開(kāi)放源碼函數(shù)庫(kù)，是目前Linux上提供專(zhuān)業(yè)三維圖形支持的唯一選擇。

此外，Mesa3D是一個(gè)跨平臺(tái)的函數(shù)庫(kù)，能夠運(yùn)行在XWindow、XWindowwithDGA、BeOS、LinuxSVGALib等多種平臺(tái)上。

5.?DirectFB

DirectFB是一個(gè)基于FrameBuffer的圖形庫(kù)，支持部分加速。DirectFB試圖建立一個(gè)兼容GTK(TheGIMPToolkit)的嵌入式GUI系統(tǒng)。它以可裝載函數(shù)庫(kù)的形勢(shì)提供對(duì)加速FrameBuffer驅(qū)動(dòng)程序的支持。目前，該函數(shù)庫(kù)正在開(kāi)發(fā)之中。

10.2嵌入式Linux圖形用戶(hù)界面簡(jiǎn)介

目前，嵌入式Linux的主流GUI系統(tǒng)主要有Qt/Embedded、MicroWindows、MiniGUI和OpenGUI，這些GUI在接口定義、體系結(jié)構(gòu)、功能特性方面存在很大差別，采取的技術(shù)也有所不同。本節(jié)我們將分別介紹這幾種嵌入式GUI系統(tǒng)。10.2.1Qt/Embedded

Qt/Embedded是著名的Qt庫(kù)開(kāi)發(fā)商TrollTech開(kāi)發(fā)的，是專(zhuān)為嵌入式設(shè)備上的圖形用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)而訂做的C++工具包。它是面向嵌入式Linux系統(tǒng)的Qt版本，可以運(yùn)行在多種不同處理器部署的嵌入式Linux操作系統(tǒng)上。

Qt/Embedded的主要特點(diǎn)是：界面美觀、色彩配比好；具有與Qt/Windows和QT/X11完全一致的API接口；具有豐富的控件資源；具有模塊化和可裁減性，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行裁減，以適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。此外，還有很重要的一點(diǎn)就是移植性好，開(kāi)發(fā)者可以將許多基于Qt的XWindow程序非常方便地移植到嵌入式版本，只需重新編譯代碼(而不需對(duì)代碼進(jìn)行修改)即可使程序本地化。它還是面向?qū)ο缶幊痰睦硐氕h(huán)境?，F(xiàn)在，Qt/Embedded被廣泛地應(yīng)用于各種嵌入式產(chǎn)品和設(shè)備中，從消費(fèi)電器(如智能手機(jī)、機(jī)頂盒)到工業(yè)控制設(shè)備(如醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、移動(dòng)信息系統(tǒng)等)。但Qt/Embedded對(duì)于系統(tǒng)資源的要求非常高，需要在較大的存儲(chǔ)空間和運(yùn)行空間上才可以運(yùn)行，資源消耗大。另外，Qt/Embedded不是開(kāi)放源碼，若需修改Qt/Embedded并在商業(yè)產(chǎn)品中發(fā)布，則需要支付昂貴的授權(quán)費(fèi)用。

本章后面將重點(diǎn)介紹Qt/Embedded及其編程方法(詳見(jiàn)10.3節(jié))。10.2.2MicroWindows

MicroWindows是由美國(guó)CenturySoftware公司開(kāi)發(fā)的開(kāi)放源碼的嵌入式GUI項(xiàng)目。

MicroWindows是一個(gè)基于典型客戶(hù)端/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的GUI系統(tǒng)，也是基于分層式設(shè)計(jì)的，它允許不同的層可以被重新設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的需要。它分為三層：最底層是屏幕、鼠標(biāo)或觸摸屏和鍵盤(pán)的驅(qū)動(dòng)程序，直接與輸入硬件打交道；中間層是一個(gè)可移植的圖形引擎層，通過(guò)最底層提供的服務(wù)提供對(duì)畫(huà)線(xiàn)、填充、裁減區(qū)域、色彩等的支持；最上層是API，提供給圖形化應(yīng)用程序調(diào)用。

MicroWindows支持兩種API：類(lèi)Win32/WinCEAPI和類(lèi)XLIBAPI的Nano-XAPI。這些API與Win32和XWindow窗口系統(tǒng)兼容，使程序可以很容易地從其他系統(tǒng)上移植過(guò)來(lái)。其中比較完備的是Nano-XAPI。Nano-X是基于XWindow的一組Xlib風(fēng)格的API函數(shù)庫(kù)。它被設(shè)計(jì)成是一個(gè)客戶(hù)端/服務(wù)器的環(huán)境，在此模式下應(yīng)用程序與一個(gè)客戶(hù)端的庫(kù)相連，而這個(gè)庫(kù)則通過(guò)一個(gè)Unixsocket與Nano-X服務(wù)器相連。每個(gè)應(yīng)用程序都通過(guò)Unixsocket來(lái)傳遞各種參數(shù)，并由服務(wù)端來(lái)完成客戶(hù)端的各種請(qǐng)求。為了提高運(yùn)行速度，還可以通過(guò)共享的內(nèi)存空間來(lái)完成數(shù)據(jù)傳遞。該項(xiàng)目的主要特色在于提供了比較完善的圖形功能，包括一些高級(jí)的功能，比如Alpha混合、三維支持、TrueType字體支持等。它不需要其他圖形系統(tǒng)的支持，可以充分利用Linux提供的FrameBuffer機(jī)制來(lái)進(jìn)行圖形顯示。MicroWindows基本上是用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，因此移植性很強(qiáng)，目前已經(jīng)移植到包括ARM在內(nèi)的多種平臺(tái)上，但也同樣導(dǎo)致了系統(tǒng)的運(yùn)行效率不高。

MicroWindows目前開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是底層的圖形引擎，窗口系統(tǒng)和圖形接口方面功能比較欠缺，需進(jìn)一步完善，比如控件或構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)還不完備，鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等的驅(qū)動(dòng)還不夠完善。同時(shí)，MicroWindows的圖形引擎還存在許多問(wèn)題：圖形引擎中存在許多低效算法，未經(jīng)任何優(yōu)化；代碼質(zhì)量較差，參差不齊，影響整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這也是MicroWindows的發(fā)展陷于停滯狀態(tài)的主要原因。10.2.3MiniGUI

MiniGUI是我國(guó)國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的、比較成熟的一個(gè)圖形用戶(hù)界面系統(tǒng)，它是由許多自由軟件開(kāi)發(fā)人員支持的一個(gè)自由軟件項(xiàng)目，其目標(biāo)是為基于Linux的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)提供一個(gè)輕量級(jí)的圖形用戶(hù)界面支持系統(tǒng)。

MiniGUI是建立在現(xiàn)有成熟的圖形引擎(SVGALib/

LinuxThread)上，支持IntelX86、ARM及PowerPC等硬件平臺(tái)，并且可在Linux、eCos與VxWorks等操作系統(tǒng)上運(yùn)行。到目前為止，MiniGUI已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)非常成熟和穩(wěn)定的GUI系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于包括手持設(shè)備、機(jī)頂盒、游戲終端等在內(nèi)的各種高端或者低端的嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中。從整體結(jié)構(gòu)看，MiniGUI是分層設(shè)計(jì)的：最底層，GAL和IAL提供底層圖形接口以及鼠標(biāo)和鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)；中間層是MiniGUI的核心層，其中包括了窗口系統(tǒng)必不可少的各個(gè)模塊；最上層是API，即編程接口。

MiniGUI有三個(gè)版本：Mini-Threads、MiniGUI-Lite和MiniGUI-Standalone。

(1)?Mini-Threads：基于標(biāo)準(zhǔn)POSIX接口中的pthread庫(kù)，適用于功能較為單一的嵌入式系統(tǒng)，存在系統(tǒng)健壯性不夠的缺點(diǎn)。

(2)?MiniGUI-Lite：采用多進(jìn)程運(yùn)行方式設(shè)計(jì)的Server/Client架構(gòu)，應(yīng)用于多進(jìn)程的應(yīng)用場(chǎng)合，為功能復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)提供了一個(gè)高效、穩(wěn)定的GUI系統(tǒng)。

(3)?MiniGUI-Standalone：以獨(dú)立的進(jìn)程方式運(yùn)行，既不需要多線(xiàn)程，也不需要多進(jìn)程的支持，適應(yīng)范圍比較廣，和其他版本的區(qū)別主要在于編譯鏈接的時(shí)候代用靜態(tài)庫(kù)的方法。

MiniGUI的主要特性如下：

(1)具有完備的多窗口機(jī)制和消息傳遞機(jī)制。

(2)支持多字體和多字符集，支持各種光柵字體和矢量字體，可以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)窗口上同時(shí)顯示不同語(yǔ)種的文字。

(3)支持簡(jiǎn)體中文輸入法，包括全拼、智能拼音、五筆輸入法等。

(4)有豐富的控件資源。

(5)小巧，包括全部功能的庫(kù)文件大小為300KB左右。

(6)可配置，可根據(jù)項(xiàng)目要求進(jìn)行定制配置和編譯。

(7)具有高穩(wěn)定性、高性能，可移植性好，目前MiniGUI可以在XWindow和Linux控制臺(tái)上運(yùn)行。

MiniGUI的缺點(diǎn)是圖形功能尚不完善，應(yīng)用設(shè)計(jì)比較困難。10.2.4OpenGUI

OpenGUI在Linux系統(tǒng)上存在已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了，最初的名字叫FastGL，只支持256色的線(xiàn)性顯存模式，但目前也支持其他顯示模式，并且支持多種操作系統(tǒng)平臺(tái)，比如MS-DOS、QNX和Linux等，不過(guò)目前只支持X86硬件平臺(tái)。OpenGUI也是一個(gè)公開(kāi)源碼項(xiàng)目。

OpenGUI也分為三層：最底層是由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的快速圖形引擎；中間層提供了圖形繪制API，包括線(xiàn)條、矩形、圓弧等，并且兼容于Borland的BGIAPI；第三層用C++編寫(xiě)，提供了完整的GUI對(duì)象集。

OpenGUI比較適合基于X86平臺(tái)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但可移植性稍差。

10.3Qt/Embedded嵌入式圖形開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)

本節(jié)將具體介紹基于嵌入式Linux的圖形界面開(kāi)發(fā)環(huán)境Qt/Embedded，并具體描述Qt/Embedded開(kāi)發(fā)環(huán)境的創(chuàng)建和使用方法。10.3.1Qt/Embedded概述

1.關(guān)于Qt

Qt是挪威TrollTech公司的一個(gè)標(biāo)志性產(chǎn)品，它是一個(gè)支持多操作系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是C++。Qt開(kāi)發(fā)的最初目的是為跨平臺(tái)的軟件開(kāi)發(fā)者提供統(tǒng)一的、精美的圖形用戶(hù)編程接口，但現(xiàn)在它也提供了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)操作的編程接口。簡(jiǎn)而言之，Qt是一個(gè)跨平臺(tái)的C++圖形用戶(hù)界面庫(kù)，它支持所有Unix系統(tǒng)，當(dāng)然也包括Linux，還支持WinNT/Win2k、Win95/98平臺(tái)，目前包括Qt、基于FrameBuffer的Qt/Embedded、嵌入式桌面平臺(tái)Qtopia。

Qt是以工具開(kāi)發(fā)包的形式提供給開(kāi)發(fā)者的，這些工具開(kāi)發(fā)包包括了QtDesigner(圖形設(shè)計(jì)器)、Makefile制作工具、字體國(guó)際化工具和Qt的C++類(lèi)庫(kù)等。

Qt的主要特點(diǎn)是：具有豐富的API；優(yōu)良的跨平臺(tái)特性；面向?qū)ο蟮?。Qt不是自由軟件，如果利用Qt編寫(xiě)非免費(fèi)軟件，則需要購(gòu)買(mǎi)他們的License。由于Qt具有面向?qū)ο蟆⒓夹g(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前高端嵌入式設(shè)備生產(chǎn)商幾乎都選擇Qt作為開(kāi)發(fā)工具。

其中，Qtopia(全稱(chēng)QtPalmtopEnvironment)是構(gòu)建于Qt/Embedded之上的一個(gè)類(lèi)似桌面系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境，包含完整的應(yīng)用層、靈活的用戶(hù)界面、窗口操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序的啟動(dòng)程序以及開(kāi)發(fā)框架。而Qt/Embedded是Qt的嵌入式Linux版本，它是為嵌入式設(shè)備的圖形用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)而訂做的開(kāi)發(fā)工具包，在世界各地被廣泛使用。除了在商業(yè)上的許多應(yīng)用以外，Qt/Embedded還是為小型設(shè)備提供Qtopia應(yīng)用環(huán)境的基礎(chǔ)。Qt/Embedded以簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)、可視化的表單設(shè)計(jì)和翔實(shí)的API讓編寫(xiě)代碼變得愉快和舒暢。

2.?Qt/Embedded的體系結(jié)構(gòu)

Qt/Embedded是Trolltech公司開(kāi)發(fā)的面向嵌入式系統(tǒng)的Qt版本，與X11版本的Qt在最大程度上接口兼容。Qt/Embedded包括類(lèi)庫(kù)以及支持嵌入式開(kāi)發(fā)的工具等。Qt/Embedded類(lèi)庫(kù)完全采用C++封裝，并且有著豐富的控件資源以及較好的可移植性。Qt/Embedded的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖10-2所示。圖10-2Qt/Embedded的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)

QWSServer是一個(gè)圖形事件服務(wù)類(lèi)，它提供了在Qt/Embedded中服務(wù)器特定的功能，當(dāng)運(yùn)行Qt/Embedded應(yīng)用程序時(shí)，這個(gè)應(yīng)用程序可作為一個(gè)服務(wù)器運(yùn)行或連接到一個(gè)存在的服務(wù)器。如果一個(gè)服務(wù)器運(yùn)行，則一些附加操作通過(guò)QWSServer類(lèi)來(lái)提供。

Qt/Embedded的底層圖形引擎基于FrameBuffer。如10.2節(jié)中所述，F(xiàn)rameBuffer(幀緩沖)是一種驅(qū)動(dòng)程序接口，用戶(hù)可以把FrameBuffer看成是一塊內(nèi)存，既可以從這塊內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，也可以向其中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而寫(xiě)操作立即反映在屏幕上。為運(yùn)行Qt/Embedded，嵌入式Linux內(nèi)核要支持FrameBuffer。

Qt/Embedded同樣是Server/Client結(jié)構(gòu)，Qt/Embedded通過(guò)QtAPI與LinuxI/O設(shè)備的直接交互，成為嵌入式Linux端口。Qt/Embedded提供自身的輕量級(jí)窗口系統(tǒng)，比使用XLib和XWindow更加緊湊，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)XWindowServer或是XLib庫(kù)，它在底層摒棄了XLib，并采用幀緩沖(FrameBuffer)作為底層圖形接口。圖10-3為Qt/Embedded與Qt/X11的關(guān)系圖。圖10-3Qt/Embedded與Qt/X11的關(guān)系圖同Qt/X11相比，Qt/Embedded最顯著的效果就是減少了內(nèi)存消耗。因此，運(yùn)行Qt/Embedded所需的系統(tǒng)資源可以很小，相對(duì)X窗口下的嵌入解決方案而言，Qt/Embedded只要求一個(gè)較小的存儲(chǔ)空間(Flash)和內(nèi)存。

3.?Qt/Embedded的開(kāi)發(fā)工具

Qt/Embedded提供許多支持嵌入式開(kāi)發(fā)的工具，其中兩個(gè)非常重要的Qt工具就是：qmake和QtDesigner(Qt圖形設(shè)計(jì)器)。

qmake是一個(gè)為編譯Qt/Embedded庫(kù)和應(yīng)用而提供的Makefile生成器，可以為Qt/Embedded鏈接庫(kù)和應(yīng)用程序生成Makefile文件。qmake可以根據(jù)一個(gè)項(xiàng)目文件(.pro)產(chǎn)生多種平臺(tái)下的Makefile文件，使應(yīng)用程序方便地在多種平臺(tái)間移植。

QtDesigner是一個(gè)具有可視化用戶(hù)接口的設(shè)計(jì)工具。Qt的應(yīng)用程序可以完全用源代碼編寫(xiě)，也可以使用QtDesigner來(lái)加速開(kāi)發(fā)工作。QtDesigner使用可視化的方式來(lái)設(shè)計(jì)對(duì)話(huà)框和窗口，而不用手工編寫(xiě)代碼。在QtDesigner中還可以使用布局管理器來(lái)平滑地設(shè)置窗口部件的布局，使用代碼編寫(xiě)器編寫(xiě)代碼。qmake和QtDesigner是完全整合在一起的。

4.?Qt/Embedded的窗口系統(tǒng)

Qt/Embedded包括了它自身的窗口系統(tǒng)。一個(gè)Qt/Embedded窗口系統(tǒng)包含了一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程，其中的一個(gè)進(jìn)程可作為服務(wù)器。這個(gè)服務(wù)進(jìn)程會(huì)分配客戶(hù)顯示區(qū)域，以及產(chǎn)生鼠標(biāo)和鍵盤(pán)事件。這個(gè)服務(wù)進(jìn)程還能夠提供輸入方法和一個(gè)用戶(hù)接口給運(yùn)行起來(lái)的客戶(hù)應(yīng)用程序。這個(gè)服務(wù)進(jìn)程其實(shí)就是一個(gè)有某些額外權(quán)限的客戶(hù)進(jìn)程。任何程序都可以在命令行上加上“-qws”的選項(xiàng)來(lái)把它作為一個(gè)服務(wù)器運(yùn)行?？蛻?hù)與服務(wù)器之間的通信使用共享內(nèi)存的方法，通信量應(yīng)該保持最小，例如客戶(hù)進(jìn)程直接訪(fǎng)問(wèn)幀緩沖來(lái)完成全部的繪制操作，而不會(huì)通過(guò)服務(wù)器，客戶(hù)程序需要負(fù)責(zé)繪制它們自己的標(biāo)題欄和其他式樣。這就是Qt/Embedded庫(kù)內(nèi)部的處理過(guò)程。

客戶(hù)可以使用QCOP通道交換消息。服務(wù)進(jìn)程簡(jiǎn)單地廣播QCOP消息給所有監(jiān)聽(tīng)指定通道的應(yīng)用進(jìn)程，接著應(yīng)用進(jìn)程可以把一個(gè)插槽連接到一個(gè)負(fù)責(zé)接收的信號(hào)上，從而對(duì)消息做出響應(yīng)。消息的傳遞通常伴隨著二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸，這是通過(guò)一個(gè)QDataStream類(lèi)的序列化過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。QProcess類(lèi)提供了另外一種異步進(jìn)程間通信的機(jī)制。它用于啟動(dòng)一個(gè)外部的程序并且通過(guò)寫(xiě)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的輸入和讀取外部程序的標(biāo)準(zhǔn)輸出及錯(cuò)誤碼來(lái)與它們通信。

5.字體

Qt/Embedded支持四種不同的字體格式：TrueType字體(TTF)、PostscriptType1字體(TYPE1)、位圖發(fā)布字體(BDF)和Qt的預(yù)呈現(xiàn)(Pre-rendered)字體(QPF)。Qt還可以通過(guò)增加QFontFactory的子類(lèi)來(lái)支持其他字體，也可以支持以插件方式出現(xiàn)的反別名字體。

每個(gè)TTF或者TYPE1類(lèi)型的字體首次被使用時(shí)，這些字體的字形都會(huì)以指定的大小被預(yù)先呈現(xiàn)出來(lái)，呈現(xiàn)的結(jié)果會(huì)以QPF的格式被保存下來(lái)，這樣可以節(jié)省內(nèi)存和CPU處理時(shí)間。QPF文件包含了一些必要的字體，這些字體可以通過(guò)makeqpf工具取得或者通過(guò)運(yùn)行程序時(shí)加上“savefonts”選項(xiàng)獲取。如果應(yīng)用程序中使用到的字體都是QPF格式，那么Qt/Embedded將被重新配置，并排除對(duì)TTF和TYPE1類(lèi)型的字體的編譯，這樣就可以減少Q(mào)t/Embedded的庫(kù)的大小和存儲(chǔ)字體的空間。

Qt/Embedded的字體通常包括Unicode字體的一部分子集，如ASII和Latin-1。一個(gè)完整的16點(diǎn)陣的Unicode字體的存儲(chǔ)空間通常超過(guò)1MB，我們應(yīng)盡可能存儲(chǔ)一個(gè)字體的子集，而不是存儲(chǔ)所有的字，例如在用戶(hù)的應(yīng)用中，用戶(hù)僅僅需要以Cappuccino字體、粗體的方式顯示產(chǎn)品的名稱(chēng)，但是用戶(hù)卻有一個(gè)包含了全部字形的字體文件。

6.輸入設(shè)備和輸入方法

Qt/Embedded3.0支持以下幾種鼠標(biāo)協(xié)議：BusMouse、IntelliMouse、Microsoft和MouseMan，支持NECVr41XX和iPAQ的觸摸屏，還支持標(biāo)準(zhǔn)的101鍵盤(pán)和Vr41XX按鍵。若通過(guò)子類(lèi)化QWSKeyboardHandler可以讓Qt/Embedded支持更多的客戶(hù)鍵盤(pán)和其他的非指示設(shè)備。

在一個(gè)無(wú)鍵盤(pán)的設(shè)備上，輸入法成了唯一的輸入字符的手段。Qtopia提供了4種輸入方法：筆跡識(shí)別器、Unicode鍵盤(pán)、圖形化的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)以及字典式提取鍵盤(pán)。這些鍵盤(pán)的樣式如圖10-4所示。圖10-4Qtopia的4種輸入方法(a)筆跡識(shí)別器；(b)?Unicode鍵盤(pán)；(c)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)；(d)字典式提取鍵盤(pán)10.3.2創(chuàng)建Qt/Embedded開(kāi)發(fā)環(huán)境

一般來(lái)說(shuō)，基于Qt/Embedded開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序最終會(huì)發(fā)布到安裝有嵌入式Linux操作系統(tǒng)的小型設(shè)備上，所以使用裝有Linux操作系統(tǒng)的PC或者工作站來(lái)完成Qt/Embedded開(kāi)發(fā)是最理想的環(huán)境，盡管Qt/Embedded也可以安裝在Unix和Windows系統(tǒng)上。

下面介紹在一臺(tái)裝有Linux操作系統(tǒng)的機(jī)器上建立Qt/Embedded開(kāi)發(fā)環(huán)境的方法。

1.準(zhǔn)備軟件安裝包

首先，準(zhǔn)備三個(gè)軟件安裝包：tmake工具安裝包、Qt/Embedded安裝包和Qt的X11版安裝包(注意：QtforX11的版本應(yīng)比Qt/Embedded的版本舊)。

我們以下列版本的安裝包逐步介紹Qt/Embedded開(kāi)發(fā)環(huán)境的創(chuàng)建過(guò)程：

(1)?tmake1.11：用于生成Qt/Embedded應(yīng)用工程的Makefile文件。

(2)?Qt/Embedded2.3.7：Qt/Embedded安裝包。

(3)?Qt2.3.2forX11：Qt的X11版安裝包，用于產(chǎn)生X11開(kāi)發(fā)環(huán)境所需要的兩個(gè)工具。

2.安裝tmake

在Linux命令模式下運(yùn)行以下命令：

tarxfztmake-1.11.tar.gz

exportTMAKEDIR=$PWD/tmake-1.11

exportTMAKEPATH=$TMAKEDIR/lib/qws/linux-x86-g++

exportPATH=$TMAKEDIR/bin:$PATH

3.安裝Qt/Embedded2.3.7

在Linux命令模式下運(yùn)行以下命令：

tarxfzqt-embedded-2.3.7.tar.gz

cdqt-2.3.7

exportQTDIR=$PWD

exportQTEDIR=$QTDIR

exportPATH=$QTDIR/bin:$PATH

exportLD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_

LIBRARY_PATH

./configure-qconfig-qvfb-depths4,8,16,32

makesub-src

cd..命令“./configure-qconfig-qvfb-depths4,8,16,32”指定Qt嵌入式開(kāi)發(fā)包生成虛擬緩沖幀工具qvfb，并支持4、8、16、32位的顯示顏色深度。另外，還可以在configure的參數(shù)中添加-system-jpeg和gif，使Qt/Embedded平臺(tái)能支持jpeg、gif格式的圖形。

命令“makesub-src”指定按精簡(jiǎn)方式編譯開(kāi)發(fā)包，也就是說(shuō)，有些Qt類(lèi)未被編譯。Qt嵌入式開(kāi)發(fā)包有5種編譯范圍的選項(xiàng)，使用這些選項(xiàng)，可控制Qt生成的庫(kù)文件的大小，但是用戶(hù)應(yīng)用時(shí)所使用到的一些Qt類(lèi)將可能因此在Qt的庫(kù)中找不到鏈接。編譯選項(xiàng)的具體用法可通過(guò)“./configure-help”命令查看。

4.安裝Qt/X112.3.2

在Linux命令模式下運(yùn)行以下命令：10.3.3Qt/Embedded的使用

1.信號(hào)與插槽(signals/slots)機(jī)制

Trolltech創(chuàng)立了一種新的機(jī)制—信號(hào)與插槽(signals/slots)機(jī)制。信號(hào)與插槽機(jī)制是Qt的重要特征，它是一種強(qiáng)有力的對(duì)象間通信機(jī)制，它完全可以取代原始的回調(diào)和消息映射機(jī)制。信號(hào)與插槽是迅速的、類(lèi)型安全的、健壯的、完全面向?qū)ο蟛⒂肅++來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種機(jī)制。

1)原理

原始的回調(diào)函數(shù)機(jī)制是指，將某段響應(yīng)代碼和某個(gè)按鈕的動(dòng)作相關(guān)聯(lián)，把響應(yīng)代碼寫(xiě)成一個(gè)函數(shù)，然后把這個(gè)函數(shù)的地址指針傳給按鈕，當(dāng)那個(gè)按鈕被按下時(shí)，這個(gè)函數(shù)就會(huì)被執(zhí)行。這種方式存在兩個(gè)問(wèn)題：一是，回調(diào)函數(shù)被執(zhí)行時(shí)所傳遞進(jìn)來(lái)的函數(shù)參數(shù)不能確保是否正確，容易造成進(jìn)程崩潰；二是，回調(diào)這種方式緊緊地綁定了圖形用戶(hù)接口的功能元素，因而很難把開(kāi)發(fā)獨(dú)立地分類(lèi)。然而，Qt的信號(hào)與插槽機(jī)制是不同的。Qt的窗口在事件發(fā)生后會(huì)激發(fā)信號(hào)。程序員通過(guò)建立一個(gè)函數(shù)(稱(chēng)做一個(gè)插槽)，然后調(diào)用connect()函數(shù)把這個(gè)插槽和一個(gè)信號(hào)連接起來(lái)，這樣就完成了一個(gè)事件和響應(yīng)代碼的連接。例如，如果一個(gè)退出按鈕的clicked()信號(hào)被連接到了一個(gè)應(yīng)用的退出函數(shù)quit()插槽，那么一個(gè)用戶(hù)點(diǎn)擊退出鍵將使應(yīng)用程序終止運(yùn)行。此連接過(guò)程用代碼寫(xiě)出來(lái)就是：

connect(button，SIGNAL(clicked())，qApp，SLOT(quit()))；信號(hào)與插槽機(jī)制(如圖10-5所示)中的一個(gè)對(duì)象的信號(hào)可以被多個(gè)不同的插槽連接，而多個(gè)信號(hào)也可以被連接到相同的插槽。當(dāng)信號(hào)和插槽被連接起來(lái)時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保它們的參數(shù)類(lèi)型是相同的，如果插槽的參數(shù)個(gè)數(shù)小于和它連接在一起的信號(hào)的參數(shù)個(gè)數(shù)，那么從信號(hào)傳遞插槽的多余的參數(shù)將被忽略。圖10-5信號(hào)與插槽機(jī)制

2)特性

(1)可開(kāi)發(fā)出代碼重用的類(lèi)，因?yàn)樗灰箢?lèi)之間互相知道細(xì)節(jié)。

(2)類(lèi)型安全的，因?yàn)樗跃娴姆绞綀?bào)告類(lèi)型錯(cuò)誤，而不會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生崩潰。

(3)面向?qū)ο蟮模驗(yàn)樗耆捎肅++來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用了C++面向?qū)ο蟮奶卣鳌?/p>

3)元對(duì)象編譯器(MetaObjectCompiler，MOC)

信號(hào)與插槽機(jī)制是以純C++代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)的過(guò)程使用了Qt開(kāi)發(fā)工具包提供的預(yù)處理器和元對(duì)象編譯器(MOC)。MOC的作用是讀取應(yīng)用程序的頭文件，并產(chǎn)生支持信號(hào)與插槽的必要的代碼。開(kāi)發(fā)者沒(méi)必要編輯或是瀏覽這些自動(dòng)產(chǎn)生的代碼，當(dāng)有需要時(shí)，qmake生成的Makefile文件里會(huì)顯式運(yùn)行MOC的規(guī)則。除了可以處理信號(hào)與插槽機(jī)制之外，MOC還支持翻譯機(jī)制、屬性系統(tǒng)和運(yùn)行時(shí)的信息。

4)實(shí)例

如果一個(gè)類(lèi)要使用信號(hào)與插槽機(jī)制，它就必須是從QObject或者QObject的子類(lèi)繼承，而且在類(lèi)的定義中必須加上Q_OBJECT宏。其中，信號(hào)被定義在類(lèi)的信號(hào)部分，而插槽則定義在publicslots、protectedslots或者privateslots部分。下面定義了一個(gè)使用到信號(hào)與插槽機(jī)制的類(lèi)：

BankAccount類(lèi)和大部分C++的類(lèi)一樣。其中，有一個(gè)信號(hào)balanceChanged()，聲明了它在BankAccount類(lèi)的成員curBalance的值被改變時(shí)產(chǎn)生。信號(hào)不需要被實(shí)現(xiàn)，當(dāng)信號(hào)被激發(fā)時(shí)，和該信號(hào)連接的插槽將被執(zhí)行。插槽函數(shù)setBalance(intnewBalance)的實(shí)現(xiàn)代碼如下：其中：“emitbalanceChanged(curBalance);”的作用是當(dāng)curBalance的值被改變后，將新的curBalance的值作為參數(shù)去激活balanceChanged()信號(hào)。對(duì)于關(guān)鍵詞“emit”，它和信號(hào)、插槽一樣是由Qt提供的，這些關(guān)鍵詞都會(huì)被C++的預(yù)處理機(jī)制轉(zhuǎn)換為C++代碼。

2.窗體(Qwidget及其子類(lèi))

一個(gè)窗體可以包含很多的子窗體，子窗體可以顯示在父窗體的客戶(hù)區(qū)。而一個(gè)沒(méi)有父窗體的窗體我們稱(chēng)之為頂級(jí)窗體(一個(gè)“窗口”)。一個(gè)窗體通常由一個(gè)邊框和標(biāo)題欄來(lái)裝飾。

Qt并未對(duì)窗體有什么限制，任何類(lèi)型的窗體都可以是頂級(jí)窗體，也可以是別的窗體的自窗體。同時(shí)，標(biāo)簽、消息框和工具欄等可以使用任何顏色、任何字體和語(yǔ)言。Qt窗體使用起來(lái)很靈活，它可以被子類(lèi)化，以滿(mǎn)足客戶(hù)不同的需求。

窗體是Qwidget類(lèi)或其子類(lèi)的實(shí)例，客戶(hù)自己的窗體類(lèi)需要從Qwidget的子類(lèi)繼承(見(jiàn)圖10-6)。圖10-6Qwidget類(lèi)的繼承圖例如：繪制一個(gè)模擬的時(shí)鐘，顯示當(dāng)前時(shí)間，并自動(dòng)地更新時(shí)間。

(1)在“analogclock.h”頭文件中，定義AnalogClock，代碼如下：

AnalogClock類(lèi)繼承了Qwidget,它有一個(gè)典型的窗體類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，這個(gè)函數(shù)有父窗口對(duì)象指針和名字指針兩個(gè)參數(shù)。

timerEvent()函數(shù)是從QObject(Qwidget的父類(lèi))對(duì)象繼承而來(lái)的，這個(gè)函數(shù)會(huì)被系統(tǒng)定期調(diào)用。paintEvent()函數(shù)是從QWidget繼承而來(lái)的，并且當(dāng)窗體需要重畫(huà)時(shí)，這個(gè)函數(shù)就會(huì)被調(diào)用。timerEvent()和paintEvent()函數(shù)是“事件句柄”的兩個(gè)例子。應(yīng)用對(duì)象以重載父類(lèi)對(duì)象的虛擬函數(shù)events(QEventobjects)的形式接收系統(tǒng)的事件。大約有超過(guò)50個(gè)的系統(tǒng)事件是較常用的，例如MouseButtonPress、MouseButtonRelease、KeyPress、KeyRelease、Paint、Resize和Close。

(2)?analogclock.cpp文件是定義在analogclock.h中的函數(shù)的實(shí)現(xiàn)源文件，代碼如下：構(gòu)造函數(shù)設(shè)置窗口的尺寸大小為100×100，并且告訴系統(tǒng)每隔12秒調(diào)用一次timerEvent()函數(shù)，從而對(duì)模擬鐘的窗體進(jìn)行刷新。

在timerEvent()函數(shù)中，通過(guò)調(diào)用QWidget的函數(shù)update()就可以告訴Qt，窗體需要立即重畫(huà)，緊接著Qt就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)繪制事件并且調(diào)用paintEvent()函數(shù)。

在paintEvent()函數(shù)中，一個(gè)Qpainter對(duì)象用于在窗體上繪制12個(gè)刻度以及分針、時(shí)針。Qpainter類(lèi)提供了一種統(tǒng)一的方式用于繪制窗體、位圖、矢量圖等，它提供了繪制點(diǎn)、線(xiàn)、橢圓、多邊形、弧、貝塞爾曲線(xiàn)等功能。一個(gè)Qpainter的坐標(biāo)系可以被轉(zhuǎn)變、縮放、旋轉(zhuǎn)和剪切，這樣對(duì)象就可以根據(jù)它在窗口或者窗體上的位置繪制出一個(gè)剪切的視圖。剪切可以使窗體繪制時(shí)減少閃爍。使用QPainter的子類(lèi)QdirectPainter可以鎖定和直接訪(fǎng)問(wèn)幀緩沖區(qū)域。

(3)文件analogclock.h與analogclock.cpp完全地定義和實(shí)現(xiàn)了AnalogClock客戶(hù)窗體類(lèi)，這個(gè)窗體是現(xiàn)在就可以使用的。

3.主窗口(QMainWindow類(lèi))

QMainWindow類(lèi)是為應(yīng)用的主窗口提供了一個(gè)擺放相關(guān)窗體的框架。

通常情況下，主窗口的頂部是一個(gè)菜單欄，底部有一個(gè)狀態(tài)欄，中間區(qū)域可以包含其他的窗體，而菜單欄下方放置著一個(gè)工具欄。另外，當(dāng)鼠標(biāo)在窗體的某些位置移動(dòng)時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)一些旁述的按鈕，如“提示欄”和“這是什么”幫助按鈕等。其中，工具欄可以被拖放到一個(gè)停靠的位置，形成一個(gè)浮動(dòng)的工具面板。

1)菜單欄(QmenuBar類(lèi))

QmenuBar類(lèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)菜單欄，它會(huì)自動(dòng)地設(shè)置幾何尺寸并在它的父窗體的頂部顯示出來(lái)，如果父窗體的寬度不夠?qū)挘灾虏荒茱@示一個(gè)完整的菜單欄，那么菜單欄將會(huì)分為多行顯示出來(lái)。Qt內(nèi)置的布局管理能夠自動(dòng)地調(diào)整菜單欄。Qt的菜單系統(tǒng)是非常靈活的，菜單項(xiàng)可以被動(dòng)態(tài)地使能、失效、添加或者刪除。通過(guò)子類(lèi)化QcustomMenuItem，我們可以建立客戶(hù)化外觀和功能的菜單項(xiàng)。

QpopupMenu(彈出式菜單)類(lèi)以垂直列表的方式顯示菜單項(xiàng)，它可以是單個(gè)的，也可以是以菜單欄的方式出現(xiàn)的，或者是以別的彈出式菜單的子菜單出現(xiàn)的。每個(gè)菜單項(xiàng)可以有一個(gè)圖標(biāo)、一個(gè)復(fù)選框和一個(gè)加速器(快捷鍵)。菜單項(xiàng)通常對(duì)應(yīng)一個(gè)動(dòng)作(例如存盤(pán))，分隔器通常顯示成一條豎線(xiàn)，它用于把一組相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作菜單分立成組。例如，建立一個(gè)包含有New、Open和Exit菜單項(xiàng)的文件菜單：當(dāng)一個(gè)菜單項(xiàng)被選中時(shí)，和它相關(guān)的插槽將被執(zhí)行。加速器(快捷鍵)很少在一個(gè)沒(méi)有鍵盤(pán)輸入的設(shè)備上使用，Qt/Embedded的典型配置并未包含對(duì)加速器的支持。上面出現(xiàn)的“&New”代碼的意思是在桌面機(jī)器上以“New”的方式顯示出來(lái)，但是在嵌入式設(shè)備上，它只會(huì)顯示為“New”。

2)工具欄(QtoolButton類(lèi))

QtoolButton類(lèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)帶有圖標(biāo)、三維邊框和可選標(biāo)簽的工具欄按鈕。切換工具欄按鈕具有開(kāi)、關(guān)的特征，其他的按鈕則執(zhí)行相應(yīng)命令。不同的圖標(biāo)用來(lái)表示按鈕的活動(dòng)，無(wú)效、使能模式，或者是開(kāi)或關(guān)的狀態(tài)。如果用戶(hù)僅為按鈕指定了一個(gè)圖標(biāo)，那么Qt會(huì)使用可視提示來(lái)表現(xiàn)按鈕不同的狀態(tài)，例如按鈕失效時(shí)顯示灰色。

工具欄按鈕通常以一排的形式顯示在工具欄上。對(duì)于一個(gè)有幾組工具欄的應(yīng)用，用戶(hù)可以隨便地到處移動(dòng)這些工具欄，工具欄差不多可以包含所有的窗體，例如QComboBoxes和QspinBoxes。

3)旁述

Qt提供了兩種旁述的方式：“提示欄”和“這是什么”幫助按鈕。

(1)“提示欄”按鈕：通常是小的黃色的矩形，當(dāng)鼠標(biāo)在窗體的一些位置游動(dòng)時(shí)，它就會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)，主要用于解釋工具欄按鈕，特別是那些缺少文字標(biāo)簽說(shuō)明的工具欄按鈕的用途。

例如，設(shè)置一個(gè)“存盤(pán)”按鈕提示的代碼：

QToolTip::add(saveButton,“Save”);

當(dāng)提示字符出現(xiàn)之后，用戶(hù)還可以在狀態(tài)欄顯示更詳細(xì)的文字說(shuō)明。

(2)“這是什么”幫助按鈕：通常指在靠近應(yīng)用窗口的關(guān)閉按鈕“×”附近看到的“？”符號(hào)的小按鈕。它同“提示欄”按鈕有些相似，只不過(guò)“提示欄”按鈕是要鼠標(biāo)點(diǎn)擊了才會(huì)顯示旁述。對(duì)于一些沒(méi)有鼠標(biāo)的設(shè)備，也許就需要使用“這是什么”幫助按鈕。此外，“這是什么”幫助按鈕按下后顯示的提示信息一般比“提示欄”要多一些。

例如，設(shè)置一個(gè)存盤(pán)按鈕的“這是什么”文本提示信息：

QWhatsThis::add(saveButton,"Savesthecurrentfile.");

QToolTip和QWhatsThis類(lèi)提供了虛擬函數(shù)以供開(kāi)發(fā)者重新實(shí)現(xiàn)更多的特定的用途。Qtopia并未使用上述提及的兩種旁述機(jī)制。它在應(yīng)用窗口的標(biāo)題欄上放置一個(gè)“？”符號(hào)的按鈕來(lái)代替上述的旁述機(jī)制，這個(gè)“？”按鈕可以啟動(dòng)一個(gè)瀏覽器來(lái)顯示和當(dāng)前應(yīng)用相關(guān)的HTML頁(yè)面。Qtopia使用按下和握住的姿態(tài)來(lái)調(diào)用上下文菜單與屬性對(duì)話(huà)框。

4)動(dòng)作(QAction類(lèi))

應(yīng)用程序通常提供給用戶(hù)幾種不同的方式去執(zhí)行特別的動(dòng)作。例如，大部分應(yīng)用提供了一個(gè)“Save”動(dòng)作給用于存盤(pán)的菜單(File|Save)以及工具欄(一個(gè)“軟盤(pán)”圖標(biāo)的工具欄按鈕)和快捷鍵(Ctrl+S)。

QAction類(lèi)可以讓上述過(guò)程變得簡(jiǎn)潔，它允許程序員在一個(gè)地方定義一個(gè)動(dòng)作，然后把這個(gè)動(dòng)作加入到菜單或者工具欄。

QAction類(lèi)可以確保菜單的狀態(tài)與工具欄按鈕的狀態(tài)保持一致，必要時(shí)還可顯示提示欄。使一個(gè)動(dòng)作(Action)失效將導(dǎo)致和該動(dòng)作相關(guān)聯(lián)的菜單項(xiàng)以及工具按鈕的失效。同樣地，如果用戶(hù)切換一個(gè)工具按鈕的狀態(tài)，那么相關(guān)的菜單項(xiàng)也會(huì)跟著被選中或不選中。例如，實(shí)現(xiàn)一個(gè)“Save”菜單項(xiàng)和一個(gè)“Save”工具按鈕：

4.對(duì)話(huà)框

Qt提供了許多現(xiàn)成的包含了實(shí)用的靜態(tài)函數(shù)的對(duì)話(huà)框類(lèi)。

如圖10-7所示，QmessageBox類(lèi)是一個(gè)用于向用戶(hù)提供信息或是給用戶(hù)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單選擇(例如“yes”或“no”)的對(duì)話(huà)框類(lèi)。QprogressDialog對(duì)話(huà)框包含了一個(gè)進(jìn)度欄和一個(gè)“Cancel”按鈕。Qwizard類(lèi)提供了一個(gè)向?qū)?duì)話(huà)框的框架。

Qt提供的對(duì)話(huà)框還包括QColorDialog、QFileDialog、QFontDialog和QprintDialog。圖10-7QmessageBox與QprogressDialog對(duì)話(huà)框

5.窗體的布局管理

布局管理的作用是組織管理父窗體區(qū)域內(nèi)的子窗體。它可以自動(dòng)設(shè)置子窗體的位置和大小，并可判斷出一個(gè)頂級(jí)窗體的最小和缺省的尺寸，當(dāng)窗體的字體或內(nèi)容變化后，它可以重置一個(gè)窗體的布局。布局管理使得圖形用戶(hù)界面的開(kāi)發(fā)高效而簡(jiǎn)便，也使得提供部分用戶(hù)接口組件(如輸入法和任務(wù)欄)變得更容易。

Qt提供了三種用于布局管理的類(lèi)：QHBoxLayout、QVBoxLayout和QGridLayout。QHBoxLayout布局管理把窗體按照水平方向從左至右排成一行；QVBoxLayout布局管理把窗體按照垂直方向從上至下排成一列；QGridLayout布局管理以網(wǎng)格的方式來(lái)排列窗體，一個(gè)窗體可以占據(jù)多個(gè)網(wǎng)格。三者的布局效果見(jiàn)圖10-8。

例如，建立兩個(gè)如圖10-9所示的不同尺寸的對(duì)話(huà)框。圖10-8QHBoxLayout、QVBoxLayout和QGridLayout的布局效果圖10-9兩個(gè)不同尺寸