linux图形界面编程基本知识
一,linux本身没有图形界面,linux现在的图形界面的实现只是linux下的应用程序实现的.
图 形界面并不是linux的一部分,linux只是一个基于命令行的操作系统,linux和Xfree的关系就相当于当年的DOS和 WINDOWS3.0一样,windows3.0不是独立的操作系统,它只是DOS的扩充,是DOS下的应用程序级别的系统,不是独立的操作系统,同样 XFree只是linux下的一个应用程序而已.不是系统的一部分,但是X的存在可以方便用户使用电脑.WINDOWS95及以后的版本就不一样了,他们 的图形界面是操作系统的一部分,图形界面在系统内核中就实现了,没有了图形界面windows就不成为windows了,但linux却不一样,没有图形 界面linux还是linux,很多装linux的WEB服务器就根本不装X服务器.这也WINDOWS和linux的重要区别之一.
二,X是协议,不是具体的某个软件:
X 是协议,就像HTTP协议,IP协议一样.这个概念很多初学者甚至学习LINUX有一定时间的人都混淆,一个基于X的应用程序需要运行并显示内容时他就联 接到X服务器,开始用X协议和服务器交谈.比如一个X应用程序要在屏幕上输出一个圆那么他就用X协议对X服务器说:喂!我需要在屏幕上画一个圆.X应用程 序只负责告诉X服务器在屏幕的什么地方用什么颜色画一个多大的圆,而具体的"画"的动作,比如这个圆如何生成,用什么显卡的驱动程序去指挥显卡完成等等工 作是由X服务器来完成的.X服务器还负责捕捉键盘和鼠标的动作,假设X服务器捕捉到鼠标的左键被按下了,他就告诉X应用程序:亲爱的应用程序先生,我发现 鼠标被按下了,您有什么指示吗?如果X应用程序被设计成当按下鼠标左健后再在屏幕上画一个正方形的话,X应用程序就对X服务器说:请再画一个正方形,当然 他会告诉服务器在什么地方用什么颜色画多大的正方形,但不关心具体怎么画--那是服务器的事情.
那么协议是需要具体的软件来实现的,这就是下面我要讲的:
三,X和XFree86的关系.
有 了协议就需要具体的软件来实现这个协议.就好比我们有了交通法规就需要交警去根据法规维护交通秩序一样.Xfree86就是这样一个去根据法规实现协议的 "交警".他按照X协议的规定来完成X应用程序提交的在屏幕上显示的任务.当然不仅仅是某个特定的交警才可以去维护和实现这个法规,比如还可以由交通协管 员来实现交通法规,必要的时候警察也可以介入,当然前提是他们都要懂得交通法规,也就是要懂得协议.所以实现X协议的软件也并不只有 XFree86,XFree86只是实现X协议的一个免费X服务器软件.商业上常用MOTIF,现在还有XORG,还有很多很小的由爱好者写的小的X服务 器软件.甚至可以在WINDOWS上有X服务器运行,这样你可以在linux系统上运行一个X应用程序然后在另一台windows系统上显示.多么神奇. 你可以用google找到这样的X服务器软件.只不过在LINUX上最常用的是XFree86.(现在的linux发行版都用Xorg了)顺便说一句,苹 果电脑的图形界面用的也是X协议,而且被认为是做的最好的X协议图形界面,并且他对X协议的实施是做在系统内核里的,所以性能明显好很多,这就是为什么很 多大型三维图形设计软件都是在苹果平台上的原因.
为了便于理解拿HTTP协议来比较:
协议是HTTP (hyper text transmission protocol)
实现这个协议的常用服务器 有:apache IIS 等
请求这些服务器传输文件的客户有:IE ,MOZILLA ,NETSCAPE等.
协议是X
实现这个协议的常用服务器有Xfree86 ,Xorg ,Xnest等
请求这些服务器来完成显示任务的客户:所有的X应用程序.
只 不过HTTP协议的服务器和客户端通常都在两台不同的电脑(服务器和客户机)之间来实现,所以一般人对这个比较容易理解.而X协议的服务器和客户端程序通 常在同一台电脑上,因此很多用户都感到对此很难理解.既然是协议,那么肯定和平台无关的,因此可以让X应用程序显示在任何装有X服务器的远程计算机上.甚 至显示在装有Xnest服务器的windows系统上.只不过在大多数情况下,X应用程序都用本机的X服务器,然后X服务器将显示结果输出到本机的显示 器.这也是很多人不理解X是一种协议的原因.
四,X和X11R6又是什么关系?
不知道初学者有没有注意到/usr/X11R6这个目录,这是XFree的默认安装目录
X11R6 实际上是 X Protocol version 11 Release 6
(X协议第11版第六次发行)的意思,就是说目前用的X协议是第11版的,然后经过了6次小的修正.不 同版本的X协议是不能通信的.就象我们现在IPV4和IPV6不能通信一样,不过不用担心,现在的X服务器软件和X应用程序都遵循X11R6.
另外XFree86 3.3.6 XFree86 4.3.6 等这些版本是实现X协议的软件XFree86的版本号.这是初学者经常高混淆的概念.
协议版本和实现协议的软件的版本--这两个概念的区别你分清楚了吗?
五,X服务器和WM(window manager 窗口管理器)之间是什么关系.
平时大家起动图形界面是怎么启动的呢?
如果你是一开己就进入图形界面那就太遗憾了.应为你错过了了解X服务器起动过程的好时机.不过没关 系.你打开一个XTERM输入:
init 3
就可以安全的回到字符界面.
好了,等做完以下实验你就完全明白X和WM(window manager 窗口管理器)之间是什么关系了.
先输入以下命令:
#startx
起动图形界面,你看到的是一个和平时使用一样的完整的图形界面操作环境.
你可以最大化,最小化,移动,关闭窗口等.
按ctrl+alt+backspace反回字符界面.
输入:
#xinit
再次启动图形界面,你看到了什么,你看到一个XTERM.而且不能移动.但是你可以在这个XTERM中输入命令打开X应用程序,如果我输入:
#mozilla
打 开浏览器,你看到的浏览器和平时有什么不同吗?他在屏幕中间,不能移动,不能最小化,不能最大化,没有边框.
为什么同样一个X应用程序会有这样的不同呢?因为我们用startx起动图形界面的时候同时也启动了一个WM(即窗口管理器),如果你用KDE就起 动了KDE,如果你用GNOME就起动了GNOME.但是你用xinit起动图形界面的时候却没有起动WM.
现在你明白窗口管理器的作用了吗?他的作用就是最大化,最小化,移动,关闭窗口等.而这些不是X服务器来负责完成的.
如果你用xinit起动图形界面并在xterm中输入twm,看看会有什么?
xterm被加上了一个边框,你可以通过这个边框移动,最大 化,最小化这个xterm,twm就是XFree86中自带的窗口管理器,是一个比较简陋的最简单的窗口管理器,但是他具有窗口管理器的全部特征.
如果你不输入twm而输入gnome-session就可以起动GNOME
或者输入startkde起动KDE.
通过以上的实验你就可以清楚的明白他们之间的关系.
六,关于KDE和GNOME
KDE 和GNOME是LINUX里最常用的图形界面操作环境,他们不仅仅是一个窗口管理器那么简单, KDE是K Desktop Environment 的缩写.他不仅是一个窗口管理器,还有很多配套的应用软件和方便使用的桌面环境,比如任务栏,开始菜单,桌面图标等等.
GNOME是GNU Network Object Model Environment 的缩写.和KDE一样,也是一个功能强大的综合环境.
另外在其它UNIX系统中,常常使用CDE作为这样一个环境.
其它的小型窗口管理器有:
window maker,after step,blackbox,fvwm,fvwm2,等等都是常用的优秀窗口管理器.REDHAT9中有 window maker 但是默认不安装,大家可以装来试试.只要xinit再wmaker&就可以用windowmaker了.
七,linux图形界面层次关系总结
linux本身-->X服务器<-[通过X协议交谈]->窗口管理器(综合桌面环境)-->X应用程序.
平时说的VESA,VGA ,fbdev等其实就是针对不同模式显卡的驱动程序.
VESA(Video Electronics Standards Association)
VGA (Video Graphics Array)
fbdev (FrameBuffer Device)
等
都是不同的显卡标准,不过这些标准都已经很老了.现在的显卡都兼容这几种模式.
framebuffer模式的显卡本身不具有任何运算数据的能力,他好比是一个暂时存放水的水池.CPU将运算后的结果放到这个水池,水池再将结果 流到显示器.中间不会对数据做处理.在这中情况下,所有显示任务都有CPU完成,CPU负担很重.
从frambuffer这个名字我们就能猜测到 他的功能了(数据侦缓冲).
在linux内核中有有framebuffer机制,摹仿framebuffer显卡的这种功能.他的好处是把显卡的硬件结构抽象掉,把所有的显卡 都当做一个"水池"来用.应用程序也可以直接读取这个水池的内容.framebuffer的设备名是 /dev/fb
可以用命令:
#dd if=/dev/zero of=/dev/fb
清空屏幕.如果你的X用的是framebuffer的驱动,屏幕将全变黑.通过移动鼠标,切换 窗口等动作可以让原先的内容重新显示.
如果你不用framebuffer驱动,可以在字符模式下做这个试验.屏幕将全部被清空.
以下的命令:
#dd if=/dev/fb of=fbfile
可以将fb中的内容保存下来,以后可以重新写回屏幕:
#dd if=fbfile of=/dev/fb
作用类似于屏幕截图,但是截下的图不能用普通图片浏览器看.
现在知道linux中framebuffer设备的神奇了吧.
linux字符界面在高分辨率下,启动时会有一个小企鹅logo,这个 logo就是用framebuffer功能写上屏幕的.
VESA和VGA比FB要好很多,但是他的显示能力也很有限.CPU仍旧要处理大部分的显示任务.
现 在的显卡就不一样了,CPU几乎不参数显示任务,而专注于运算工作.我们平时在linux下装显卡驱动,其实就是替换掉XFree86中底层的那一部分. 使他有更强的显示能力.比如你的显卡是nvidia的,XFree默认的驱动是"nv",他是一个nvidia显卡的通用驱动,但是他不能发挥 nvidia显卡的性能.这个"nv"驱动模块可以在:
/usr/X11R6/lib/modules/drivers
目录下找到,文件名是:nv_drv.o
这个目录下还有很多显卡驱动模块.
apm_drv.o dummy_drv.o nsc_drv.o sis_drv.o
ark_drv.o fbdev_drv.o nv_drv.o tdfx_drv.o
ati_drv.o glint_drv.o r128_drv.o tga_drv.o
atimisc_drv.o i128_drv.o radeon_drv.o trident_drv.o
chips_drv.o i740_drv.o rendition_drv.o tseng_drv.o
cirrus_alpine.o i810_drv.o s3_drv.o vesa_drv.o
cirrus_drv.o linux s3virge_drv.o vga_drv.o
cirrus_laguna.o mga_drv.o savage_drv.o
cyrix_drv.o neomagic_drv.o siliconmotion_drv.o
fbdev vga evsa 等都在其中.
只要在XF86Conf文件中的Section module段中指定了什么驱动,X就用哪个驱动.
代码:
Section "Module"
EndSection
这是XFree86 4.0以上版本的方法.即X主程序和驱动模块是分开的.
主程序是/usr/X11R6/bin/XFree86 (即上层部分)
然后主程序启动的时候根据配置文件决定用哪一个驱动.
但是,在XFree86以前的版本(3.3.6)中, X主程序和驱动模块是合在一起的,因此,以前的Xfree86 3.3.6 有很多针对不同显卡的版本.
另外其他的X服务器如KDrive 也是驱动也主程序整合的,因此同样是KDrive X服务器会有 VESA ,SVGA ,和 fbdev的版本之分.因为这些都是轻量级的X服务器,为了简化结构他做成这样.
