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使用XCB編寫X Window程序（一）快速起步

編輯：關於C++

估計現在已經沒有誰使用XCB這麼底層的庫寫應用程序了，要用也是用經過精心封裝的Motif, LessTiff, GTK, Qt, EWL, ETK或者Cairo等高層次的庫。我之所以這麼費心地去折騰XCB，其實主要也是為了學習。畢竟，使用最接近底層的UI庫寫代碼是學習X協議及GUI編程原理的最好方法。

XCB的主要教程可以參考這裡：http://xcb.freedesktop.org/tutorial/

和X協議有關的文檔，在這裡：http://www.x.org/releases/X11R7.7/doc/

在這裡要繼續吐槽freedesktop.org。沒錯，XCB的官網又是在freedesktop.org，而且正如我前幾篇隨筆中提到的Xft、Freetype一樣，文檔極其不完善。不過在其XcbApi頁面有這樣的提示“Refactoring this page...please be patient...”，那就耐心等待吧。好在代碼是最好的文檔，在Fedora 20中安裝libxcb-devel軟件包後，可以直接到/usr/include/xcb目錄下查看XCB庫的頭文件，所以真要學習XCB也不是很難。如下圖，我系統中的XCB庫的頭文件：

下面是一個最簡單的XCB程序，它的功能是創建一個窗口。由於沒有任何事件處理的機制，所以使用了pause()讓程序暫停，要退出程序，必須得按Ctrl+C。

#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
#include <xcb/xcb.h>
#include <stdio.h>
    
double get_time(){
    struct timeval timeval;
    gettimeofday(&timeval, NULL);
    return (double)timeval.tv_sec + (((double)timeval.tv_usec)/1000000);
}
    
int main(){
    double start_time = get_time();
    
    xcb_connection_t *connection = xcb_connect(NULL, NULL);
    const xcb_setup_t *setup = xcb_get_setup(connection);
    xcb_screen_iterator_t iter = xcb_setup_roots_iterator(setup);
    xcb_screen_t *screen = iter.data;
    
    xcb_window_t window = xcb_generate_id(connection);
    xcb_create_window(
            connection,
            XCB_COPY_FROM_PARENT,
            window,
            screen->root,
            100,100,
            400, 300,
            10,
            XCB_WINDOW_CLASS_INPUT_OUTPUT,
            screen->root_visual,
            0, NULL);
    xcb_map_window(connection, window);
    xcb_flush(connection);
    
    printf("花費時間：%f秒。",get_time()-start_time);
    fflush(stdout);
    
    pause();
    xcb_disconnect(connection);
    return 0;
}

從這段代碼可以看出，要創建一個簡單的窗口程序，必須經過如下步驟：

1、連接到XServer的Display，通過xcb_connect()函數進行，返回一個xcb_connection_t的指針，在這一步中，同時可以獲得當前屏幕的Screen number；

2、獲得xcb_setup，通過xcb_get_setup()函數進行。xcb_setup裡面保存的是應用程序和XServer之間通訊時需要用到的信息，包括協議的版本、字節的順序等。一般情況下，我們不需要關注這些細節；

3、獲得Screen對象，這一步很重要，也很復雜。重要是因為只有獲得一個Screen後，才能在屏幕上創建窗口，創建窗口時需要用到Screen中的一些信息。復雜是因為一個Display可以有多個Screen，所以通過xcb_setup_roots_iterator()函數返回的是一個迭代器，可以通過該迭代器對所有的Screen進行遍歷。如果只有一個Screen，則返回的第一個迭代器中的data就指向該Screen。XCB中使用xcb_screen_t結構來保存Screen的信息；

4、創建窗口並顯示窗口，這需要三步，第一步先使用xcb_generate_id()函數生成一個ID，第二步使用xcb_create_window()函數創建一個窗口，第三步使用xcb_map_window讓窗口顯示出來。

通過以上的代碼，我還學到了一個技巧，那就是使用gettimeofday()函數來獲取一個精確到微秒的時間，用來查看應用程序的耗時。

程序運行如下圖：

這個新創建的窗口自己沒有背景，所以它創建的時候屏幕上有什麼，它窗口裡面就有什麼。對於程序中用到的數據結構和枚舉的含義，可以直接查看xcb的頭文件，配合ctags和taglist.vim插件使用的話，只需要按Ctrl+]鍵，就可以自動跳轉到這些數據結構的定義處（在Vim中使用taglist的方法見這裡Linux江湖02：打造屬於自己的Vim），如下兩圖：

返回欄目頁：http://www.bianceng.cn/Programming/cplus/

最後，我對第一個簡單的程序進行適當的擴展，看看怎麼獲取Display中有幾個Screen以及怎麼遍歷Screen，最後顯示Screen的一些信息。程序如下：

 1 #include <stdlib.h>
 2 #include <sys/time.h>
 3 #include <unistd.h>
 4 #include <xcb/xcb.h>
 5 #include <stdio.h>
 6 
 7 double get_time(){
 8     struct timeval timeval;
 9     gettimeofday(&timeval, NULL);
10     return (double)timeval.tv_sec + (((double)timeval.tv_usec)/1000000);
11 }
12 
13 int main(){
14     double start_time = get_time();
15     int screen_number;
16 
17     xcb_connection_t *connection = xcb_connect(NULL, &screen_number);
18     const xcb_setup_t *setup = xcb_get_setup(connection);
19     xcb_screen_iterator_t iter = xcb_setup_roots_iterator(setup);
20     printf("當前的Screen Number為：%d\n",screen_number);
21     printf("iter.rem = %d，下面開始遍歷:\n",iter.rem);
22     
23     xcb_screen_t *screen;
24     for(; iter.rem!=0; xcb_screen_next(&iter)){
25         screen = iter.data;
26         printf("*****看到多少行這個提示，就說明有多少個Screen。*****\n");
27         printf("     Screen->root:%d\n",screen->root);
28         printf("     Screen->root_depth:%d\n",screen->root_depth);
29         printf("     Screen->white_pixel:%d\n",screen->white_pixel);
30         printf("     Screen->black_pixel:%d\n",screen->black_pixel);
31         printf("     Screen->width_in_pixels:%d\n",screen->width_in_pixels);
32         printf("     Screen->height_in_pixels:%d\n",screen->height_in_pixels);
33         printf("     Screen->width_in_millimeters:%d\n",screen->width_in_millimeters);
34         printf("     Screen->height_in_millimeters:%d\n",screen->height_in_millimeters);
35     }
36 
37 
38     xcb_window_t window = xcb_generate_id(connection);
39     xcb_create_window(
40             connection,
41             XCB_COPY_FROM_PARENT,
42             window,
43             screen->root,
44             100,100,
45             400, 300,
46             10,
47             XCB_WINDOW_CLASS_INPUT_OUTPUT,
48             screen->root_visual,
49             0, NULL);
50     xcb_map_window(connection, window);
51     xcb_flush(connection);
52 
53     printf("花費時間：%f秒。",get_time()-start_time);
54     fflush(stdout);
55 
56     pause();
57     xcb_disconnect(connection);
58     return 0;
59 }