嵌入式Linux体系中应用的GTK+和X阐发

    在嵌入式 Linux 下有很多图形界面体系 GUI，包括 Qt/Embedded，FLTK，Microwindows 和 GTK+ 等。作为一个开辟者，到底利用什么样的 GUI 体系呢？对一个别系，将它改造为切合你的需求，你要做多少修改呢？修改后的体系的尺寸一样通常会有多大呢？这些都是开辟职员会遇到的标题。我们在这里讨论的便是要对这些内容做一个细致过细的阐发，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相识。 

    在嵌入式体系应用日益生长的即日，越来越多的应用都须要利用到 GUI 来举行开辟，以此来得到更好的交互性。 

    嵌入式 Linux 下 GUI 的选择，对大多数开辟职员来说是一个须要衡量相比的进程。选择 GTK+ 运行在 X 体系上，然后 X 体系运行在嵌入体系的 framebuffer 上，这会是一个很好的选择。 

    GTK+ 与 X 的长处 

    固然，GTK+ 与 X 一样通常都是被大家思量为体积较大的桌面体系的好搭配，但实际上敷衍嵌入体系来说，它也有着诸多的长处： 

    1、 X-window 体系与 GTK+ 都非常稳固可靠，X-window 体系是经历了长期的开辟及应用实践的，GTK+ 也是一个比较成熟的开放源代码项目。 

    2、 X-window 体系是一个机动的 client/server 的模型布局，一个应用客户真个瓦解不会影响到图形体系的其他部分，这是一个很告急的特性，它有利于支持第三方应用的扩展开辟，而不影响到主体部分。 

    3、 GTK+有两个告急的库：GDK和GLIB。GDK抽象了底层的窗口办理，要移植 GTK+ 到另一个差别的窗口体系的话，我们只须要移植 GDK 就可以了。GLIB 是一个东西聚集，它包括了数据典范，种种宏定义，典范转化，字符串处理惩罚处罚，恣意应用步调都可以链接这个 GLIB 库，利用此中的种种数据典范、要领，来克制重复代码，大概说克制开辟职员重新发明轮子，如许有利于淘汰整个别系的尺寸。 

    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，有着明白的代码布局，可以包管沉寂正确地去失大段的不须要的代码。 

    5、 GTK+ 有着大量的应用，GTK+ 已经被用在了很多告急的应用体系中。 

    6、 GTK+ 的授权是 LGPL 要领的，X 是 non-copyleft free license 的，第三方开辟的体系都能与它们举行链接。 

    7、 GTK+/X 二者都是基于 C 代码的，而不是C++。 

    8、 GTK+ 利用 C 来实现了面向东西的架构。 

    其他 GUI 体系 

    其他可以选择的图形体系包括：Qt/Embedded，FLTK 和 Microwindows。 

    1、 Qt/E 是此中较高级的，它是一个完备的，基于 framebuffer 的 GUI 体系，由 Trolltech 公司开辟。 

    2、 Qt/E 有着高效的图形渲染结果，还包括 TrueType 字体体系，及 alpha blending 半透明处理惩罚处罚。 

    3、 但 Qt/E 不是利用 LGPL 授官僚领，而是利用两种授官僚领：开辟利用 GPL，而商用须要授权与版税。 

    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 雷同的一种库)。 

    6、 Qt/E 不敷稳固，QPE demo 不错，但出现过瓦解。 

    7、 FLTK (the Fast Light Toolkit) 是一个小型的 GUI 图形体系，它也是用 C++ 写的，特性太少，应用范畴较少，不敷成熟。 

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

    X-window：比你想象的要小很多 

    敷衍X-window体系，宽大的网络开辟者已经做了大量的变乱来减小其的尺寸，最着名的有TinyX。可以通过对不须要的代码的裁剪及去除XLIB中静态数据来淘汰总体的尺寸，如：color办理体系，弧形，粗线条等。 

    在大多数开辟职员的印象里，X 体系很巨大，但实际上，你听到的，是那些对 X 不敷相识的人的一种误解。在颠末裁剪后的环境下，GTK+/X 要比 GTK+/FB 与 Qt/E 还要来得有效，且 XLIB 对一样通常的应用步调有着更好的支持作用，应用步调的开辟会变得更高效。 

    怎样裁剪 GTK+ 

    我们可以从标准的 GTK+ 发行版原来裁剪，裁剪失此中的不须要的，修改已经有的代码，并参加新的特性所须要的代码。裁剪的范畴包括小的窜改，也包括一些大的布局性的、内核的变革。 

    一、 去除 Widgets 窗口 

    最开始，我们把不须要的 Widgets 去撤除，比如：GtkGamma、GtkHRuler、逾期了的 GtkList（被 GtkCList所调换了）、和我们不须要的 GtkFrame 边框。 

    二、 Widgets 窗口尺寸与绘制 

    接着，修改Widgets的大小与绘制要领，GTK+提供了一个主题引擎机制，来控制窗口的外貌与结果。它容许在运行中设置字体，设置行隔绝，设置绘制特性。如许的机制很不错，但不敷机动，代码中很多设置的地方都是利用硬编码的要领；别的，一种主题，便是一堆分外的代码段和参数，如许会增长团体的尺寸。 

    须要找出影响到窗口体系团体尺寸的内容，再来修改它。比如，一个按钮的大小与绘制，包括如许的参数：边框的宽度，x/y的位置（主题引擎须要的参数），缺省的隔绝（常量），缺省的左上角的位置（常量），得到内核。这些在嵌入体系中并不须要那么完备，我们可以根据实际的需求来简化代码，来克制GTK +的巨大性。 

    别的，利用面向东西的要领，来承继窗口Widgets的特性，作为子类也是一个有效的要领。 

    三、GtkWindow 

    GTK+总是假定一个窗口内里包括了另一个窗口，它们便是嵌套干系。但敷衍我们通常会遇到的有软键盘的应用时，就不完全正确了。软键盘固然是属于一个窗口的，但却会超过跨过那个窗口。以是为了突破这个假定，须要对GtkWindow增长一些特性，将软键盘处理惩罚处罚成一种分外的子窗口。 

    软键盘地点的窗口，须要处理惩罚处罚软键盘的按键变乱，并将按键转发给软键盘东西条。当软键盘按下，软键盘的回调函数就被注册到原始窗口上，如许软键盘就会相应按键变乱。在GtkWindow上增长接口，可以创建，相应按键。 

    在小屏幕的嵌入体系中，可以将转动条做得更简化些，去失边框，利用单个转动条。这些都更得当嵌入体系。 

    字体办理体系 

    在字体办理方面，要找到一个轻型的机制来在嵌入式体系表现种种字体，并不是那么大抵，困难在于GTK+ 的大型的 Widget 风格派头风格派头与 X 体系的老式的字体办理机制的连合所引起的标题。 

    前面提到的，主题引擎要领的GTK+ 是用来控制窗口的样式与外貌的。在一个窗口表现之前，它会得到一个样子边幅形状东西，GtkStyle，它可以是一个指向父窗口的样子边幅形状东西指针，大概是一个新的典范，这些样子边幅形状东西将被应用到这个窗口及它的子窗口。这个样子边幅形状由缺省值、rc 文本文件、应用来确定。 

    要变革一个窗口的字体，你必须克隆窗口的样子边幅形状，并利用X字体加载一个新的字体，雷同adobe-helvetica-bold-r-normal--12-*-*-*-p-*-iso8859-1。 

    但实际中会有些标题，GtkStyle是一个大的东西。要是一个屏幕上有很多种差别字体大小的多个窗口，每个都有一个唯一的GtkStyle东西，我们就会浪费大量的内存。到着末，X体系就不克不及支持雷同字体的种种变革了。你以致不克不及使X完成让某个字体变粗的利用，由于X体系是将差别外型的字体作为差别的字体的。X体系是假定你会硬编码一个渴望的字体大概阐发出一个字体名，变革字体及验证结果都将在字体办事器上。 

    还可以利用一个更好的要领来美满字体办理体系，即包装GtkStyle，如许开辟者就可以通过属性来得到一个窗口的字体，这比直接利用 X 体系字体的名字要更机动。比如要表现一个比底子字体要大一号，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 布局中参加一个 GdkFont * font 来实现的，GtkWidget 是全部窗口类的父类。要是设置widget->font 那么就利用它，不然就利用widget->style->font。 
    X-window：比你想象的要小很多 

    敷衍X-window体系，宽大的网络开辟者已经做了大量的变乱来减小其的尺寸，最着名的有TinyX。可以通过对不须要的代码的裁剪及去除XLIB中静态数据来淘汰总体的尺寸，如：color办理体系，弧形，粗线条等。 

    在大多数开辟职员的印象里，X 体系很巨大，但实际上，你听到的，是那些对 X 不敷相识的人的一种误解。在颠末裁剪后的环境下，GTK+/X 要比 GTK+/FB 与 Qt/E 还要来得有效，且 XLIB 对一样通常的应用步调有着更好的支持作用，应用步调的开辟会变得更高效。 

    怎样裁剪 GTK+ 

    我们可以从标准的 GTK+ 发行版原来裁剪，裁剪失此中的不须要的，修改已经有的代码，并参加新的特性所须要的代码。裁剪的范畴包括小的窜改，也包括一些大的布局性的、内核的变革。 

    一、 去除 Widgets 窗口 

    最开始，我们把不须要的 Widgets 去撤除，比如：GtkGamma、GtkHRuler、逾期了的 GtkList（被 GtkCList所调换了）、和我们不须要的 GtkFrame 边框。 

    二、 Widgets 窗口尺寸与绘制 

    接着，修改Widgets的大小与绘制要领，GTK+提供了一个主题引擎机制，来控制窗口的外貌与结果。它容许在运行中设置字体，设置行隔绝，设置绘制特性。如许的机制很不错，但不敷机动，代码中很多设置的地方都是利用硬编码的要领；别的，一种主题，便是一堆分外的代码段和参数，如许会增长团体的尺寸。 

    须要找出影响到窗口体系团体尺寸的内容，再来修改它。比如，一个按钮的大小与绘制，包括如许的参数：边框的宽度，x/y的位置（主题引擎须要的参数），缺省的隔绝（常量），缺省的左上角的位置（常量），得到内核。这些在嵌入体系中并不须要那么完备，我们可以根据实际的需求来简化代码，来克制GTK +的巨大性。 

    别的，利用面向东西的要领，来承继窗口Widgets的特性，作为子类也是一个有效的要领。 

    三、GtkWindow 

    GTK+总是假定一个窗口内里包括了另一个窗口，它们便是嵌套干系。但敷衍我们通常会遇到的有软键盘的应用时，就不完全正确了。软键盘固然是属于一个窗口的，但却会超过跨过那个窗口。以是为了突破这个假定，须要对GtkWindow增长一些特性，将软键盘处理惩罚处罚成一种分外的子窗口。 

    软键盘地点的窗口，须要处理惩罚处罚软键盘的按键变乱，并将按键转发给软键盘东西条。当软键盘按下，软键盘的回调函数就被注册到原始窗口上，如许软键盘就会相应按键变乱。在GtkWindow上增长接口，可以创建，相应按键。 

    在小屏幕的嵌入体系中，可以将转动条做得更简化些，去失边框，利用单个转动条。这些都更得当嵌入体系。 

    字体办理体系 

    在字体办理方面，要找到一个轻型的机制来在嵌入式体系表现种种字体，并不是那么大抵，困难在于GTK+ 的大型的 Widget 风格派头风格派头与 X 体系的老式的字体办理机制的连合所引起的标题。 

    前面提到的，主题引擎要领的GTK+ 是用来控制窗口的样式与外貌的。在一个窗口表现之前，它会得到一个样子边幅形状东西，GtkStyle，它可以是一个指向父窗口的样子边幅形状东西指针，大概是一个新的典范，这些样子边幅形状东西将被应用到这个窗口及它的子窗口。这个样子边幅形状由缺省值、rc 文本文件、应用来确定。 

    要变革一个窗口的字体，你必须克隆窗口的样子边幅形状，并利用X字体加载一个新的字体，雷同adobe-helvetica-bold-r-normal--12-*-*-*-p-*-iso8859-1。 

    但实际中会有些标题，GtkStyle是一个大的东西。要是一个屏幕上有很多种差别字体大小的多个窗口，每个都有一个唯一的GtkStyle东西，我们就会浪费大量的内存。到着末，X体系就不克不及支持雷同字体的种种变革了。你以致不克不及使X完成让某个字体变粗的利用，由于X体系是将差别外型的字体作为差别的字体的。X体系是假定你会硬编码一个渴望的字体大概阐发出一个字体名，变革字体及验证结果都将在字体办事器上。 

    还可以利用一个更好的要领来美满字体办理体系，即包装GtkStyle，如许开辟者就可以通过属性来得到一个窗口的字体，这比直接利用 X 体系字体的名字要更机动。比如要表现一个比底子字体要大一号，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 布局中参加一个 GdkFont * font 来实现的，GtkWidget 是全部窗口类的父类。要是设置widget->font 那么就利用它，不然就利用widget->style->font。 

    优化 

    在ARM7的体系上，由于没有浮点运算FPU，以是GTK+中的浮点运算部分最好是去失，不然会大大影响性能。GTK+利用到的浮点变量只散布在少数的几个窗口中，并且去失它们会带来3%到12%的性能进步。 

    高像素的应用会导致速率较慢，这大多是由于GTK+与X中对高像素的屈从低下的处理惩罚处罚有关。如涉及到的XPM，XPM （X pixmap）格局是被筹划来做到较好的兼容性，而不是越发快速。X体系是一个像素一个像素地画到server的pixmap的。GTK+的像素处理惩罚处罚也很低效，它是利用fgetc()来读取XPM文件的，这就会带来大量的上下文切换开销。 

    X窗口体系的布局也导致了像素的加载变慢。GTK+客户端须要加载，阐发XPM文件，将像素值通过传输协议发送给server，然后server才将像素值放入framebuffer。要是客户端直接将数据写到framebuffer server那将会有效很多。 

    处理惩罚处罚的GTK+像素的步调便是，写一个临时的中间进程，获取render过的像素，利用这个原始数据来调换XPM数据，这个原始数据就可以直接欺凌写到X server上。从布局上来看，这固然不是一个很好的处理惩罚处罚步调，但在屈从上却要比利用XPM要快上80%。 

    总结 

    如今的斲丧电子大多须要一个好看，实用的图形界面体系GUI。在嵌入体系linux下，有很多种GUI可供选择。利用开放代码的GUI的长处便是你可以将其裁剪得餍足你的种种百般的分外需求。GTK+便是一个很好的选择，而X-window体系提供了一个稳固可靠的client/server模型。当你得到一个只有2.9M大小的定制过的GUI时，对大多数的嵌入体系还是很有参考价格的。