clutter中的GSource

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clutter是一个GUI库，使用opengl作为底层的绘图引擎。整个库使用c语言开发，基于glib和gobject对象系统。通常情况，main函数的形式如下：

 

int main (int argc, char *argv[]){ ClutterActor *stage; clutter_init (&argc, &argv); //create the stage stage = clutter_stage_get_default (); /** * add actors to the stage */ //run main loop clutter_main(); return 0;}

 

熟悉gtk的朋友可以看出，main函数中的这种代码结构，和gtk程序中的main函数结构很类似，这是因为clutter和gtk中的主事件循环，都是基于GMainLoop以及GSource，而且他们的设计上，本身就有某种相似性。

 

最近把clutter-0.2，clutter-0.4和clutter-1.0版本的源代码翻出来看了看，主要是看其中事件循环这一部分的代码，学习一下其中的代码实现方法。

 

gui程序，从原理上来说，就是接收用户的输入（比如键盘输入，鼠标输入等)，然后针对这些不同的输入事件，做出不同的处理。在GMainLoop这个框架中，就需要继承GSource，并且重新实现prepare/check/dispatch这三个虚函数，然后把这个子类GSource添加到主事件循环中。clutter-0.2的代码量最小，所以以此作为分析学习的切入点。下面是从clutter-0.2中取出的代码片段，我们重点看一下clutter中实现的一个GSource子类--ClutterXEventSource

 

typedef struct { GSource source; Display *display; GPollFD event_poll_fd;} ClutterXEventSource;static gboolean x_event_prepare (GSource *source, gint *timeout){ Display *display = ((ClutterXEventSource*)source)->display; *timeout = -1; return XPending (display);}static gboolean x_event_check (GSource *source) { ClutterXEventSource *display_source = (ClutterXEventSource*)source; gboolean retval; if (display_source->event_poll_fd.revents & G_IO_IN) retval = XPending (display_source->display); else retval = FALSE; return retval;}static gboolean x_event_dispatch (GSource *source, GSourceFunc callback, gpointer user_data){ Display *display = ((ClutterXEventSource*)source)->display; ClutterXEventFunc event_func = (ClutterXEventFunc) callback; XEvent xev; if (XPending (display)) { XNextEvent (display, &xev); if (event_func)(*event_func) (&xev, user_data); } return TRUE;}static void clutter_dispatch_x_event (XEvent *xevent, gpointer data){ ClutterMainContext *ctx = CLUTTER_CONTEXT (); ClutterEvent event; ClutterStage *stage = ctx->stage; gboolean emit_input_event = FALSE; switch (xevent->type) { case Expose: {XEvent foo_xev;/* Cheap compress */while (XCheckTypedWindowEvent(ctx->xdpy, xevent->xexpose.window, Expose, &foo_xev));/* FIXME: need to make stage an 'actor' so can que * a paint direct from there rather than hack here... */clutter_actor_queue_redraw (CLUTTER_ACTOR (stage)); } break; case KeyPress: translate_key_event ((ClutterKeyEvent *) &event, xevent); g_signal_emit_by_name (stage, "key-press-event", &event); emit_input_event = TRUE; break; case KeyRelease: translate_key_event ((ClutterKeyEvent *) &event, xevent); g_signal_emit_by_name (stage, "key-release-event", &event); emit_input_event = TRUE; break; case ButtonPress: translate_button_event ((ClutterButtonEvent *) &event, xevent); g_signal_emit_by_name (stage, "button-press-event", &event); emit_input_event = TRUE; break; case ButtonRelease: translate_button_event ((ClutterButtonEvent *) &event, xevent); g_signal_emit_by_name (stage, "button-release-event", &event); emit_input_event = TRUE; break; case MotionNotify: translate_motion_event ((ClutterMotionEvent *) &event, xevent); g_signal_emit_by_name (stage, "motion-event", &event); emit_input_event = TRUE; break; } if (emit_input_event) g_signal_emit_by_name (stage, "input-event", &event);}static void events_init(){ ClutterMainContext *clutter_context; GMainContext *gmain_context; int connection_number; GSource *source; ClutterXEventSource *display_source; clutter_context = clutter_context_get_default (); gmain_context = g_main_context_default (); g_main_context_ref (gmain_context); connection_number = ConnectionNumber (clutter_context->xdpy); source = g_source_new ((GSourceFuncs *)&x_event_funcs, sizeof (ClutterXEventSource)); display_source = (ClutterXEventSource *)source; display_source->event_poll_fd.fd = connection_number; display_source->event_poll_fd.events = G_IO_IN; display_source->display = clutter_context->xdpy; g_source_add_poll (source, &display_source->event_poll_fd); g_source_set_can_recurse (source, TRUE); g_source_set_callback (source, (GSourceFunc) clutter_dispatch_x_event, NULL /* no userdata */, NULL); g_source_attach (source, gmain_context); g_source_unref (source);}

 

这个版本的clutter，是运行在X11环境上的。Xserver管理了所有的输入设备，将所有的输入事件转换成Xevent，然后分发给对应的Xclient。Xclietn和Xserver之间，则是通过一个socket进行协议通信。所以ClutterXEventSource中，定义了一个GPollFD  event_poll_fd，这个变量中，保存的就是cultter和Xserver建立的socket连接的文件描述符。

 

prepare/check/dispatch这三个函数的代码，也比较简单，原理上看，就是等待XServer发送过来的用户输入事件，然后就进入dispatch函数，在dispatch函数，获取Xserver发送过来的XEvent，紧接着就调用clutter_dispatch_x_event()。

 

到这一步为止，用户通过键盘或鼠标的输入，就已经传递到了clutter内部，ClutterXEventSource的工作，就算是完成了。剩下的操作，是clutter对这个XEvent的转换（数据类型转换等等)，以及在内部的分发，传递和处理（将event分发到对应的ClutterActor，然后对应的ClutterActor处理这个event)，这个分发过程的细节，不在此次的讨论范围内。当分发和处理结束后，就将进入GMainLoop的下一次循环调度，当用户再次输入的时候，dispatch函数，将被再次调用。这样的话，整个GUI图形环境就运行起来了，ClutterXEventSource接收用户的输入，然后clutter处理这个输入事件，使用opengl重新绘制图形，然后这一次事件处理结束，clutter等待下一次用户输入。

 

clutter这个库的一个优势，就是可以方便的制作出动画效果。动画的原理，就是在固定的时间间隔上，重新绘制视图，只要这个时间间隔选取的合适，就可以产生动画效果。要在GMainLoop中实现动画，就需要用到另外一个GSource的子类--GTimeoutSource（GTimeoutSource是一个内部对象，作为使用者，我们只需要使用g_timeout_*这一簇函数就行了)，设置好合适的时间间隔后，类似的，在GTimeoutSource的dispatch函数中，调用clutter的绘图引擎重新渲染视图，就可以产生动画的效果。

 

clutter中事件循环的基本原理就是这样，因为参考的是clutter-0.2版本的代码，代码量比较小，所以分析起来也比较容易。熟悉了这个版本的代码后，就可以看更高版本的代码实现细节了，我选的是0.4和1.0版本的源代码，看完这两版代码后发现，从0.4版本开始，event相关的代码部分，就已经成型并且基本稳定，考虑到1.0才是clutter的正式版，因此选取clutter-1.0来进行说明。

 

clutter-0.2只能运行在X11环境中，因此在构造ClutterXEventSource的时候，代码没有设计更多的层次，在初始化代码中，直接就初始化了ClutterXEventSource。到了clutter-1.0中，采用面向对象思想进行了更好的设计，并且匹配了多种后端，包括X11/win32/sdl/egl等等。在clutter的初始化阶段，直接调用后端的初始化代码，然后再由每个后端各自初始化自己的事件循环。因此，在clutter中定义了一个纯虚类，ClutterBackend，这个纯虚类有如下的一系列函数接口，不同的后端，只要继承这个ClutterBackend并且实现如下的函数就可以了。

 

struct _ClutterBackendClass{ /*< private >*/ GObjectClass parent_class; /* vfuncs */ gboolean (* pre_parse) (ClutterBackend *backend, GError **error); gboolean (* post_parse) (ClutterBackend *backend, GError **error); ClutterActor * (* create_stage) (ClutterBackend *backend, ClutterStage *wrapper, GError **error); void (* init_events) (ClutterBackend *backend); void (* init_features) (ClutterBackend *backend); void (* add_options) (ClutterBackend *backend, GOptionGroup *group); ClutterFeatureFlags (* get_features) (ClutterBackend *backend); void (* redraw) (ClutterBackend *backend, ClutterStage *stage); gboolean (* create_context) (ClutterBackend *backend, gboolean is_offscreen, GError **error); void (* ensure_context) (ClutterBackend *backend, ClutterStage *stage); /* signals */ void (* resolution_changed) (ClutterBackend *backend); void (* font_changed) (ClutterBackend *backend);};我们只关注clutter中的事件循环，只需要看后端的void (* init_events) (ClutterBackend *backend)这个函数实现。还是以X11后端为例，先给出其中的代码片段。typedef struct _ClutterBackendX11 ClutterBackendX11;struct _ClutterBackendX11{ ClutterBackend parent_instance; Display *xdpy; Window xwin_root; Screen *xscreen; int xscreen_num; gchar *display_name; /* event source */ GSource *event_source; ...};static void clutter_backend_x11_init_events (ClutterBackend *backend){ CLUTTER_NOTE (EVENT, "initialising the event loop"); if (!_no_xevent_retrieval) _clutter_backend_x11_events_init (backend);}void_clutter_backend_x11_events_init (ClutterBackend *backend){ ClutterBackendX11 *backend_x11 = CLUTTER_BACKEND_X11 (backend); GSource *source; ClutterEventSource *event_source; int connection_number; connection_number = ConnectionNumber (backend_x11->xdpy); CLUTTER_NOTE (EVENT, "Connection number: %d", connection_number); source = backend_x11->event_source = clutter_event_source_new (backend); event_source = (ClutterEventSource *) source; g_source_set_priority (source, CLUTTER_PRIORITY_EVENTS); event_source->event_poll_fd.fd = connection_number; event_source->event_poll_fd.events = G_IO_IN; event_sources = g_list_prepend (event_sources, event_source); g_source_add_poll (source, &event_source->event_poll_fd); g_source_set_can_recurse (source, TRUE); g_source_attach (source, NULL);}......typedef struct _ClutterEventSource ClutterEventSource;struct _ClutterEventSource{ GSource source; ClutterBackend *backend; GPollFD event_poll_fd;};static gboolean clutter_event_prepare (GSource *source, gint *timeout){ ClutterBackend *backend = ((ClutterEventSource *) source)->backend; gboolean retval; clutter_threads_enter (); *timeout = -1; retval = (clutter_events_pending () || check_xpending (backend)); clutter_threads_leave (); return retval;}static gboolean clutter_event_check (GSource *source){ ClutterEventSource *event_source = (ClutterEventSource *) source; ClutterBackend *backend = event_source->backend; gboolean retval; clutter_threads_enter (); if (event_source->event_poll_fd.revents & G_IO_IN) retval = (clutter_events_pending () || check_xpending (backend)); else retval = FALSE; clutter_threads_leave (); return retval;}static gboolean clutter_event_dispatch (GSource *source, GSourceFunc callback, gpointer user_data){ ClutterBackend *backend = ((ClutterEventSource *) source)->backend; ClutterEvent *event; clutter_threads_enter (); /* Grab the event(s), translate and figure out double click. * The push onto queue (stack) if valid. */ events_queue (backend); /* Pop an event off the queue if any */ event = clutter_event_get (); if (event) { /* forward the event into clutter for emission etc. */ clutter_do_event (event); clutter_event_free (event); } clutter_threads_leave (); return TRUE;}static GSource *clutter_event_source_new (ClutterBackend *backend){ GSource *source = g_source_new (&event_funcs, sizeof (ClutterEventSource)); ClutterEventSource *event_source = (ClutterEventSource *) source; event_source->backend = backend; return source;}

 

ClutterBackendX11结构体，就是ClutterBackend的一个子类，clutter_backend_x11_init_events函数，就是这个子类重新实现的init_events虚函数。

 

ClutterEventSource以及它的prepare/check/dispatch这3个函数，和clutter-0.2版本中的区别不大，结构都是一致的，clutter_event_dispatch函数，是用户输入事件对应的代码的入口点，在这个函数中，clutter获取Xevent，然后转换event并且分发处理，事件处理结束后，函数返回，进入poll下一次循环调度。

 

需要特别说明的一点是，从结构上来看，由于事件循环的初始化，是包含在后端的初始化过程中的，所以ClutterEventSource可以设计成ClutterBackendX11的一个成员变量，ClutterBackendX11中的event_source指针，就是指向这个成员变量。但是，从代码中可以看到，在ClutterEventSource中，也有一个指针backend，指向包含该source的ClutterBackend，这是因为clutter_event_dispatch这个函数的第一个参数是GSource，在dispatch函数中，如果要使用backend，就只能通过ClutterEventSource->backend这个指针来获取。

 

写到这里，还想起一件事，顺便一起记录下来，clutter整体的框架，和qt中的Graphics View Framework很类似。clutter中的ClutterStage，相当于qt中的QGraphicsScene，clutter中的ClutterActor，相当于qt中的QGraphicsItem。这两套框架的接口设计，差不多都是一样的，如果熟悉其中的一套框架，那么另外一套框架上手起来也是比较容易的。