GUI框架是如何工作的？

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GUI框架是如何工作的？

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我在网上寻找答案，我的问题是：GUI框架是如何工作的？例如Qt是如何工作的？有没有关于从头开始编写GUI框架的书籍或网站？框架是否必须从操作系统的GUI框架中调用方法？

-- 谢谢任何花时间尝试回答这个问题的人，并请原谅我拼错了任何单词。

- AlexW.H.B.

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这是一个很好的问题，有没有人知道一本涵盖了三种或更多设计方法来构建实际GUI框架的教材，而不仅仅是作为API用户的教材？ - Grant Rostig

@GrantRostig，你有没有找到这样的教材？ - Sujal Singh

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@SujalSingh，甚至课程笔记或幻灯片也不可以。 - Grant Rostig

2个回答

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一个像Qt这样的GUI框架通常通过获取现有操作系统的原始对象（窗口、字体、位图等），将其包装在更具平台中立性和更不臃肿的类/结构/句柄中，然后提供您所需的功能来操作它们。是的，这几乎总是涉及使用操作系统自己的函数，但并不一定需要--例如，如果您正在设计一个绘制OpenGL UI的API，大多数底层操作系统的GUI部分甚至都不起作用，您将自己完成几乎所有工作。

无论哪种方式，这都不是弱者能够胜任的。如果您必须询问GUI框架如何工作，那么您还远远没有准备好设计一个。最好坚持使用现有框架并扩展它以执行它尚未执行的花哨功能。

- cHao

嗨，感谢您的回复，现在开始有些事情变得更加清晰了。我同意您的看法，我可能还不准备好开发一个项目，但希望有一天我能够达到那种理解水平。非常感谢您的回答，对我很有帮助。 - AlexW.H.B.

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- Tomaz Stih · Accepted Answer

在过去，我们经常从头开始编写GUI程序。这并不像看起来那么难，但需要几周时间才能得到结果。

首先，您需要一个良好的绘图库。该库的最小功能是绘制裁剪矩形（使用图案），线条，位图和字体。您可以通过将字体创建为位图来作弊，并且裁剪矩形只是一堆水平线。

现在，您至少需要鼠标，键盘和定时器的驱动程序（如果操作系统尚未提供）。通常，您需要检测按键，符号键（例如Shift等），鼠标移动和鼠标单击。基本的计时器函数将允许您检测双击。

然后，您需要创建一个窗口数据结构。此数据结构需要具有坐标，即矩形，链接到父窗口（如果不是顶级窗口），以及窗口函数，即当此窗口应处理某些事件时将调用的函数。

一旦您可以在屏幕上绘制，您就需要一些矩形代数函数。您至少需要一个良好的函数来计算矩形的交集，并快速解析相对于绝对坐标。例如-如果您的子窗口具有父窗口，则应将其x和y递归地添加到父x和y中，直到达到顶级窗口。

此时，您已经拥有： - 原始图形函数， - 窗口结构，- 鼠标驱动程序，键盘驱动程序，和定时器 - 矩形算术。

现在您可以编写 主要事件收集函数。此函数将一直运行。它的目的是检测事件并向正确的窗口发送消息。什么是事件？当您启动程序时，请存储鼠标x和y坐标。然后在一个循环中检查它们是否发生了变化。如果它们发生了变化，请找到该位置的窗口...并向其发送WM_MOUSEMOVE事件。您的收集函数应处理： - 鼠标移动 - 鼠标单击 - 鼠标双击（记住最后一次单击和位置，测量时间并决定是否为双击） - 定时器事件 - 键盘缓冲区更改 ...

现在您应该能够向Windows发送事件。但是您真正需要的是一种机制。它是消息队列和窗口过程的组合。通常的工作方式是这样的：每个窗口都有一个窗口过程，它通常接受四个参数：消息ID（例如鼠标移动、绘画消息），窗口句柄，参数1和参数2。您可以使用类似于send_message函数直接调用此窗口过程，或者可以通过post_message函数向该窗口发送消息。这将将消息放入队列中，窗口将逐一处理消息，最终接收到这个消息。那么为什么要直接调用某些消息并将其他消息放入队列中呢？因为优先级。您知道，键盘点击可能需要等待一段时间才能被处理。但是窗口重绘必须立即完成，以防止屏幕闪烁和错误数据。

因此，您的harvest_events函数使用post_message和send_message向窗口发送消息。而您的窗口消息泵使用类似于以下的典型消息泵获取它们：

while (pmsg = get_message() != NULL) send_message(pmsg->id, pmsg->hwnd, pmsg->p1, pmsg->p2);

get_message 函数简单地从队列中获取消息并调用 send_message 函数。简单易懂，对吧？但事实并非如此。这样做只会接收到驱动程序发送的窗口消息，您还需要一些函数来重新绘制窗口、移动窗口等等。当您创建 move_window 函数、resize_window 函数、show_window 函数和 hide_window 函数时，窗口坐标将发生变化。其他窗口的某些部分将被覆盖（如果顶层窗口被移动或关闭）。您需要计算哪些窗口受到坐标更改的影响，并向这些窗口发送 paint 消息（仅重新绘制未被覆盖的部分——请记住，您拥有剪裁绘图函数，因此这样做是可行的）。

这些函数引入了消息 msg_paint、msg_move、msg_resize、msg_hide 等...

最后，你需要维护窗口的层次结构。你的顶层窗口应该是桌面。它应该有子窗口（应用程序顶层窗口）。这些窗口可能有更进一步的子窗口（按钮、编辑框等）。容纳这些窗口的明显结构是窗口树。当你检测到鼠标点击时，你必须遍历窗口树，并以聪明的方式（找出谁拥有焦点、谁是模态的等）向正确的窗口发送消息。当你绘制时，你也必须遍历所有的子窗口，看看谁被覆盖了，谁没有。最后但并非最不重要的是，你需要将鼠标矩形处理为顶层窗口，以防止在重新绘制窗口或（使用定时器和msg_paint事件）动画时闪烁鼠标。

大致就是这样。