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发信人: NightOwl (Demon&Daemon), 信区: Linux
标  题: Linux国内开发项目--GIRL�
发信站: 紫丁香 (Sat Apr 22 02:57:51 2000), 转信

发信人: NightOwl (可读可写可执行:)), 信区: Linux
标  题: GIRL设计方案
发信站: 北国飘雪 (Thu Apr 20 01:18:38 2000), 转信

<http://www.aka.citf.net/GNU/girl/index.html>

GIRL设计方案
请在此处添加计数器
Charles 1999.9
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各位朋友，大家好，让大家久等了。本来可以早些提交设计方案的，可以因为长沙这几
天天气太热，大家都开空调，电压很低，没法使用电脑。而且热得头晕，唉。。。。。
。
我在网上用过很多名字，实际上往往是申请免费电子邮件箱的时候为了避免冲突瞎想出
来的，哈哈。大家就叫我Charles好了。这个名字是我们的英语老师给起的，我还算满意
。
我最早接触X Window环境下的界面开发工具包是在1996年。那时候我需要使用Motif制作
一个简单的界面。Motif的与MFC、OWL不同的思维方式引起了我的很大兴趣，在1996年下
半年、1997年上半年，我在DOS平台下自行实现了一些窗口元素。为了能够充分体会窗口
系统的构成原理，没有使用任何开发工具，直接写屏、直接访问键盘、直接访问鼠标驱
动程序。尤其是1997年上半年写的第2版，自行佩带了资源编译器。功能比较完善。到了
今年（1999），我注意到了linux，实际上可以说是一见钟情。因为它或许是我们中国人
快速进入系统软件领域的唯一途径。起点当然就是本人的拿手戏，界面开发工具了。于
是就有了GIRL。
GIRL是图形界面表述语言（Graphic Interface Represent Language）的缩写，当然本
人也很喜欢 GIRL了。:)
GIRL是描述性的、界面构件类说明语言。GIRL编译器编译GIRL源文件生成C/C++语言源文
件，而后再由C/C++编译器编译连接成GIRL静态或动态连接库。由于GIRL仅仅描述界面构
件类，GIRL应用程序还需要和C/C++语言代码相连接，以完成所需要的功能。为了使C/C
++程序方便地访问GIRL源文件定义的类或对象，GIRL还提供了一组面向C/C++语言的应用
程序界面（SDK）。在GIRL源文件中，可以定义的对象有：颜色、光标、字体、位图。C
/C++程序可以通过SDK访问这些对象。但是不能够对这些对象进行任何修改。此外，C/C
++程序还可以利用SDK动态地创建颜色、光标、字体、位图对象，并动态地删除它们。
界面开发工具包在窗口系统中的重要地位，相信大家都已经十分清楚了。在设计GIRL之
前，深入地研究现有的经典GUI Tool Kit是绝对必要的。linux的开发方式告诉我们，闭
门造车只有死路一条。所以，为了把GIRL设计好（对于GUI Tool Kit来说，设计比实现
重要得多，没有那个使用者希望工具包随着版本的不同变来变去），我认为首先应该对
设计方案进行充分的讨论，集思广益，使GIRL成为我们大家共同的Daughter。
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1。目前在X Window系统中流行的工具包
Qt：Qt是由挪威的Troll Tech公司开发的，面向C++的界面开发工具包。它对常用的界面
构件有很好的支持。除了基本的界面元素之外，还较好地支持了界面绘图操作。Qt的最
大特点是通过信号（signal）与（slot）进行连接、信号与信号的连接、虚函数的重载
实现各种功能。Qt的最新版本是2.0，大约有 14万行代码。关于Qt的详细情况，可以访
问Troll Tech的网站。用Qt创作的主要作品为：KDE、Koffice、Kdevelop。（大名鼎鼎
呦）
GTK+：GTK+是由伯克利的Peter Mattis、Spencer Kimball、Josh MacDonald共同设计的
。它是面向 C语言的。实现了所有主要的界面构件。得到了广泛的应用。GTK+实际上由
GLib、GDK、GTK三个部分组成。在GTK+中，也可以进行信号连接。它的最新版本1.2.4，
据说1.2.5版就快发布了。1.2.3版大约包含14万行代码（有些巧合）。关于GTK+的详细
情况，可以访问 http://www.gtk.org。用GTK+创作的主要作品有：GNOME、GIMP。（耳
熟能详也）
Motif：实际上Motif不是自由软件。与GTK+类似，Motif也是面向C语言的。主要支持各
种界面构件。由于Motif出现的很早，得到很多商家的支持。Motif规范的最新版本好像
是2.0。Motif的自由软件实现被称为LessTif。但是LessTif只实现了Motif规范的1.2版
。Motif/LessTif给我印象最深的就是：提供了静态说明构件的UIL、构件之间可以按照
粘连的方式组织（XmForm）。关于LessTif，请访问http://www.lesstif.org。 Motif主
要应用与商业软件，利用LessTif开发的自由软件不多。
Tcl/Tk：Tcl是一种便于扩展的脚本语言，Tk就是Tcl关于软件界面的一个主要扩展。由
于脚本语言是解释执行的，效率受到一定影响，往往不被用于大型的应用程序。但是因
为编程简单，非常适合简单的界面程序。Tcl/Tk出现与80年代，经过十多年的发展，获
得了众多的支持。与Tcl/Tk相关的站点很多。主要的有：http://www.scriptics.com、
http://www.tclconsortium.org。
2。GIRL的设计思路
如果希望设计一个好的界面开发工具包，对界面应用程序规律的研究是必不可少的。在
我编程的实践中，感觉到现代图形界面应用程序的基本特征有：
工作方式的一致性：几乎所有界面应用程序都是事件驱动的。它们的工作流程基本上可
以概括为：
创建、组织界面元素；
向界面元素注入原始数据；
进入事件循环等待事件发生；
根据事件从界面中获取数据、修改界面元素的数据；
在预定的条件下（例如发生应用程序终止事件）退出事件循环；
删除界面元素，并且退出应用程序。
对于某些应用程序，还需要注册空闲函数，在没有出现任何事件的情况下完成预定的操
作。必要典型的有：媒体播放器、游戏等等。
界面元素的静态性：图形界面应用程序的绝大部分界面元素是固定不变的。也就是说，
界面由那些元素构成、这些元素的排列方式、位置、界面元素内容的含义、界面元素内
容之间的相互关系（约束）在应用程序完成编译以前就完全确定了。在本文中，称之为
静态定义。变化的通常只是界面元素中的数据。当然，还是可能出现在运行是确定界面
构成的情况。对话框编辑器就是一个典型的例子。
把上述特征与常用的开发工具包相比较，可以发现多数工具包在对界面应用程序工作的
整个过程的支持中，没有很好地利用界面元素的静态性。应用程序必须自行设计构造界
面的过程、自行维护界面数据之间约束关系。
虽然界面开发工具包不可能包办所有与界面相关的工作，但是尽可能地简化界面编程却
是界面开发工具包的主要任务。创建界面的过程，在应用程序代码中往往占据了相当大
的比重。事实上应用程序的使用者并不关心界面是如何创建的，界面元素是如何组织的
。用户只对他们看到的东西以及软件提供的功能感兴趣。同时，界面元素的创建具有很
强的规律性，GIRL的一个重要目的就是：应用软件的开发者只要给出静态界面构成的描
述，就可以把一个复杂的、由多个构件构成的界面元素作为一个整体，进行操作。在这
个方面，Motif附带的应用程序UIL做出了一个很好的榜样。
Motif的UIL的功能的局限性，限制了它的应用范围。UIL除了帮助应用程序创建静态界面
之外，没有其他的功能。可是，应用程序还可以通过创建子程序的手段创建界面，虽然
比UIL麻烦一些。对于作为一个整体的组合界面，应用程序往往还需要：
访问组合界面元素中某个构件的数据；
保持组合界面元素中构件数据之间的预定义的相互关系；
只有对上述功能提供良好的支持，才能把大大地提高开发效率。真正发挥自动构造组合
界面元素的优势。否则，应用程序仍然需要深入组合界面元素内部，从而使开发工作复
杂化、降低了模块的重用性。
GIRL必须完成的另一项重要任务就是定义数据之间的约束关系，并自动地维护、保持这
个关系。
3。设计GIRL必须面对的主要问题
经过了上述分析，已经明确了GIRL需要完成的任务。那就是以描述的方式，描述组合界
面对象的构成、数据约束关系，并且给出统一的定义方式，遮蔽组合对象的构成和约束
关系的细节。
3.1。应用方式问题
GIRL是一种面向比较复杂的应用程序的独立语言。以描述的方式不可能实现软件的所有
功能，GIRL 必须可C/C++语言分工合作，由GIRL完成界面的定义工作，由C/C++完成数据
的具体处理任务。也就是说， GIRL必须可以和C/C++代码进行连接，从而构成整个应用
程序。同时，类似与C/C++，为了提高开发效率，必须允许构件的模块化，即GIRL模块的
分别编译。在当前的设计中，应用程序主要按照如下方式使用 GIRL：
编写GIRL源代码；
编写与GIRL相连接的C/C++代码；
利用GIRL编译器（命名为girlc）把GIRL源代码编译成C/C++代码（这样作有两个好处：
可以和C/C++ 十分容易地进行连接；可以大大地降低GIRL编译器的复杂度。）
利用C/C++编译器生成目标代码，并且连接构成可执行应用程序或者静态、动态连接库。

允许生成静态、动态连接库，一则是为了便于模块的重用，二则有助于实现Plug-in功能
。
3.2。模块化问题
所谓的模块化问题，实际上包括：在不同的GIRL模块中定义的对象如何相互访问、C/C+
+程序如何访问GIRL模块中定义的对象两个问题。C/C++语言为我们提供了一个良好的解
决方案。
C/C++把对对象的说明和定义明确地分开。同一个对象可以在任何一个目标文件中进行说
明，但是任何一个对象却只能在一个目标文件中定义。
由于每个目标文件都含有它所需要的对象的说明，因此可以准确无误地使用其它目标文
件定义的对象。对对象的说明仅仅是告知编译器对象的类型，编译器将不会因为说明而
生成任何代码。因此不会导致代码的浪费。
由于只有一个目标文件含有对象的定义，因此不会出现多次定义同一对象而可能导致的
冲突。编译器只对象的定义生成相应的代码。
根据对象的说明和定义的上述区别，编程者就可以把说明写入头文件，在每个需要说明
的源文件中引入给定头文件；把定义写入源文件。而后再把每个源文件编译成目标文件
。最后，在连接的时刻检测不同目标文件中是否重复地定义了对象。如果没有冲突，就
生成可执行文件。
GIRL的模块化采用了与C/C++完全类似的方式。关键是对每种对象给出对象的说明、对象
的定义两种方式。对象的说明含有的信息越少越好，但必须使得使用对象的其他对象可
以正确地使用对象。对象的定义则必须含有对象的全部细节。
C/C++还提供了一些库函数以支持Plug-in功能。在不同的平台上，库函数界面有所不同
。对于linux 来说，主要是通过库函数：dlopen、dlerror、dlsym、dlclose四个函数来
实现的。GIRL支持Plug-in的方式和C/C++的方式完全类似，详情暂略。
3.3。描述方式问题
GIRL定义的核心对象是组合构件类。组合构件类应当含有如下信息：
组合构件类的类层次关系，也就是组合构件类的基类是什么。
组合构件类对外提供的访问服务有那些。
组合构件类作为父窗口，含有那些子构件，它们和整个组合构件类的关系是什么，是如
何组合在一起的。
在组合构件类的内部，子构件之间的数据约束关系是什么。
为了很好地完成上述任务，GIRL构造的专用的说明语言。
GIRL中的构件类的成员可以由四种成分构成，它们分别是：数据储存槽（dataslot）、
数据接收槽（receiver）、信号连接槽（signallink）、私有数据空间。
数据储存槽可以储存一个GIRL允许的任意类型的数据。数据储存槽与普通数据成员的不
同之处在于：组合构件类中相同类型的数据储存槽可以相互连接（即永远具有相同的值
）。此外，数据储存槽还可以和数据接收槽进行连接。子类不能重新定义、删除基类定
义的数据储存槽。
数据接收槽可以包含一个接收函数、一个读出函数。数据接收槽接收的数据的类型是确
定的。数据接收槽之间可以相互连接（即永远按照相同的顺序接收到相同的数据）。此
外，数据接收槽还可以和数据储存槽相连接。子类不能重新定义、删除基类定义的数据
接收槽。
从某种意义上说，数据储存槽是数据接收槽的一种特例。数据储存槽是仅仅能够储存一
个数据的储存单元。而数据接收槽则可以储存复杂的数据结构，并在储存和读出的过程
中进行特定的处理。
信号连接槽类似与C++中的虚函数。信号连接槽可以和任何预定义或者自定义信号进行连
接。预定义信号主要有：对象创建信号、对象设置信号、对象删除信号、X Window事件
信号等等。信号连接槽必须给出一个响应函数。在指定的信号出现的时候调用该函数。
在子类中可以重新定义响应函数，但不能重新定义相关信号。
在GIRL源文件中，不涉及私有数据。私有数据与类界面没有关系，可以在运行时由C/C+
+程序来处理。
数据储存槽、数据接收槽可以接收的数据可能有：整数、浮点数、字符串、颜色、光标
、字体、构件。那么，在GIRL中就必须允许定义这几类数据。此外，还可以定义由上述
数据组合起来的组合结构。
综上所述，在GIRL中可以定义的对象类型有：整数对象、浮点数对象、字符串对象、颜
色对象、光标对象、字体对象、构件类。GIRL必须分别为这些对象提供说明和定义的手
段。此外，类似与 C/C++，GIRL允许定义类型。类型只有定义形式，没有说明形式。类
型可以在多个模块中定义，这是因为类型仅仅告知编译器组合数据的结构，而不生成任
何代码。
3.4。约束定义问题
GIRL要解决的一个重要问题就是确定组合构件类内部的数据约束。
通过考察可以发现，对于某些构件来说，有必要从其子构件中“继承”某些数据或功能
。比如说对话框，常见的方式是在创建对话框之后，为了获得或设置对话框中控制的数
据，就必须访问对话框中的控制。这样，除非我们单独定义一个类，并且在类的界面中
给出访问特定控制的函数或数据成员，否则就不能把对话框看作一个对象整体。然而，
这样做通常是相当麻烦的。如果提供了数据约束手段，把组合构件中的某个数据成员或
者访问函数与子构件相应的数据成员、访问函数统一起来，那么就可以轻易地实现单一
的类界面，再也没有必要直接访问子构件了。
数据约束的另一大好处是简化数据相关关系的维护。比如说：某个控制的背景颜色必须
和另一个控制的背景颜色相同；某个控制中储存的整数值必须小于另一个控制中储存的
整数值。
在GIRL的设计中，提供数据储存槽、数据接收槽的目的就是为了支持数据约束的功能。
应用程序只有间接地访问数据储存槽、数据接收槽（通过数据储存槽访问函数、数据接
收槽的接收、读出函数），才能给系统以维护约束关系的机会。
可能存在的数据约束有：
任何数据类型的数据的相等；
整数的算术关系；
浮点数的算术关系；
字符串的比较关系、连接关系；
在上述关系中，应用范围最广泛的、最容易实现的是相等关系。在GIRL中，连接就是认
定数据相等的手段。连接可以在数据储存槽与数据储存槽之间、数据连接槽与数据连接
槽之间、数据储存槽和数据连接槽之间进行。
在本设计中，没有给出说明算术整数关系的表述方式。如果引入算术整数关系，那么只
能适用于数据储存槽。需要指出的是算术整数关系的维护比较复杂，必须区分连接与被
连接的区别，
例1：对于关系X>=Y。其中X、Y都是整数类型数据储存槽。考虑如下情况：
如果向X发送了比Y小的数据，那么究竟是拒绝接收X还是修改Y（如何修改）以保持上述
关系？
如果向Y发送了比X小的数据，那么究竟是拒绝接收Y还是修改X（如何修改）以保持上述
关系？
例2：对于关系X=Y+1。其中X、Y都是整数类型数据储存槽。考虑如下情况：
如果向X发送了使上述关系不成立的值，究竟是拒绝接收X还是修改Y以保持上述关系？
如果向Y发送了使上述关系不成立的值，究竟是拒绝接收Y还是修改X以保持上述关系？
例3：对于关系X=Y/3。除了前面需要考虑的情况之外，还有：如果X被修改的话，事实上
Y可能的值有3个。如果处理这种情况？
不难看出，一旦允许出现算术关系，可能导致为了维护数据约束关系而必须解方程组的
情况。为此，GIRL 没有支持这种功能。
浮点数的算术关系类似与整数的算术关系。此外，还必须考虑浮点数计算的误差问题。

字符串的比较关系、连接关系类似于算术整数关系。但事实上字符串的比较关系、连接
关系的应用很少，而且效率很低。如果必须应用的话，由构件或应用程序用C/C++来实现
往往效率更高一些。因此，GIRL没有支持这种功能。
4。设计细节
给出前面描述的目的是说明为什么要以一种相当特别的方式定义GIRL。事实上，GIRL与
常见的GUI Tool Kit的表述方式有很大的不同。
GIRL的设计分以下几个部分：
应用程序服务函数；
GIRL对模块的支持；
GIRL源文件中的注释和宏替换；
GIRL的类型定义；
GIRL信号；
对GIRL对象的支持：
对GIRL对象的说明；
对GIRL对象的定义；
在C/C++中访问GIRL对象。
关于GIRL构件；
GIRL对加速键的支持；
使用GIRL编译器girlc；
GIRL的预定义构件。
5。对某些设计决策的说明
5.1。为什么GIRL自行实现类机制，而不是利用C/C++的类机制？
使用自行实现的类机制主要好处有：
可以和GIRL源文件完美地结合；
可以高效地实现数据储存槽、数据连接槽的连接；
所有的构件，包括预定义构件在内都是按照同一种方式构造的。这就使得对GIRL的扩展
变得十分简便。
5.2。为什么GIRL不对数据储存槽采用算术约束？
这是因为一旦使用了算术约束，将导致需要大量运算的解线性代数方程组的工作，大大
地降低了运行效率。此外，即使未来需要添加算术约束，也可以在兼容现有语法的前提
下，添加新语句实现算术约束。
6。最后的说明
6.1。发布
GIRL的库函数将按照库通用公共许可证（LGPL）发布。GIRL的编译器girlc及其他工具程
序将按照通用公共许可证（GPL）发布。
6.2。关于本设计方案
由于本设计方案仍然是草案，为了维护作者的名誉，请不要在未与作者商议的情况下发
布本设计方案。
本设计方案将根据讨论的情况进行适当的修改，作者Charles保留修改权。在基本定稿之
后即开始开发工作。在开发工作进行的过程中，可能还会对设计的某些细节进行修改，
但是GIRL的设计思想将不会发生变化。
6.3。关于交流和讨论
本人欢迎任何形式的，有关GIRL设计的建议与提问。由于条件的限制，最便捷的方式是
发送电子邮件到这里。所有有价值的建议，都将在本主页更新中独立地给出。
如果您需要本主页的压缩包，可以通过电子邮件和本人联系，以便于离线浏览。
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对于您对GIRL的关心表示感谢
欢迎您参加对GIRL设计方案的讨论
欢迎您参加实现GIRL的工作
Charles 1999.9

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※ 修改:．NightOwl 于 Apr 20 01:21:57 修改本文．[FROM: bat.hrbeu.edu.cn]

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※ 来源:．紫丁香 bbs.hit.edu.cn．[FROM: 202.118.179.51]

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