GTKmm Tutorial Teil 1

evilissimo

Grafische Benutzerschnittstellen in C++ mit GTKmm Betriebssystemunabhängig gestalten

1. WILLKOMMEN IN DER WELT VON GTK+

Bevor wir uns mit der betriebssystemunabhängigen GTKmm-Programmierung befassen, möchte ich erst einmal auf die Herkunft und die Entstehung von GTKmm und GTK+ eingehen. GTKmm ist eine portable Bibliothek, mit der man vor allem unter Linux, MacOS und Windows portabel Programme entwerfen kann.
Hierfür müssen die Programme zwar für jedes System neu kompiliert werden, aber dies ist ohne große Änderungen und manchmal auch ganz ohne Änderungen zu bewerkstelligen.

Das Woher, Warum, Wie und Was soll in diesem Tutorial geklärt werden.

Sollte es noch Fragen und Verbesserungsvorschläge geben, schreibt sie mir doch bitte an evilissimo@c-plusplus.net.
Ich werde dieses Tutorial kapitelweise veröffentlichen und verspreche keine regelmäßigen Termine. Ich werde jedoch an dem Tutorial arbeiten.

1.1 Was ist ein Widget

In diesem Tutorial wir sehr häufig das Wort Widget fallen. Nun stellt sich sicher der ein oder andere die Frage: "Was ist ein "Widget" denn überhaupt?"
Als Widgets bezeichnet man meist Steuerelemente. Zu den am häufigsten genutzten Steuerelementen gehören Schaltflächen und Bildlaufleisten. Daneben gibt es eine Vielzahl mehr oder minder häufig genutzter Steuerelemente.[1]

1.2 Was ist GTK+ eigentlich?

GTK steht für "Gimp Tool Kit". Das Gimp Tool Kit ist eine in C geschriebene Bibliothek für eine grafische Benutzerschnittstelle, die ursprünglich als Alternative für Motif unter Linux entwickelt wurde, um somit dem Bildbearbeitungsprogramm GIMP eine Alternative GUI (Graphical User Interface, zu Deutsch: grafische Benutzerschnittstelle) bereitzustellen.
Im Laufe der Zeit hat sich GTK+ zu einer der erfolgreichsten Widget-Bibliotheken entwickelt und ist auf X-Server basierenden Systemen neben dem QT Toolkit auch einer der meist benutzten. GTK+ ist auch die Basis der GNOME Desktop Environment, die der eine oder andere von euch sicherlich kennt.

GTK+ ist zwar in C implementiert, aber mit einem objektorientierten Ansatz, der die Anbindung an objektorientierte Sprachen (wie z.B. Python, Perl und C++ und andere Sprachen) stark vereinfachte, da dies von Anfang an berücksichtigt wurde.

GTKmm ist eine solche Anbindung an GTK+ für C++. Im Gegensatz zum originalen GTK+ besitzt GTKmm eine Klassenhierarchie, die die Entwicklung und Weiterentwicklung neuer Widgets stark vereinfacht. Die Typensicherheit von GTKmm erleichtert dem Programmierer die Arbeit enorm. Hierdurch werden einige Fehler im Quelltext bereits zur Kompilierzeit erkannt, was bei der C-Variante nicht der Fall ist und die Fehler somit z. B. womöglich erst durch undefiniertes Verhalten auftreten.
In GTK+ werden ausschließlich Zeiger verwendet, wovon man als C++-Programmierer Abstand nehmen und stattdessen vermehrt auf Membervariablen zurückgreifen sollte. Dies vereinfacht die Speicherverwaltung enorm.

1.3 GTKmm ist ein Wrapper

GTKmm ist keine native Implementierung eines Toolkits wie es QT z. B. ist. Aber das hat auch Vorteile. So können sich die GTKmm-Entwickler mehr Gedanken darüber machen, eine saubere und transparente Schnittstelle zu schaffen, und müssen sich nicht auf Grund von technischen Details auf Kompromisse einlassen. Ein Beispiel hierfür wäre, dass man auf Grund von technischen Details, Abstriche in der Flexibilität von GTKmm machen müsste.

1.4 Bestandteile von GTKmm

Da GTKmm die GTK+ C Bibliotheken verwendet sind diese ein wichtiger Bestandteil von GTKmm. GTKmm kapselt die C Bibliothek so gut, dass es die Verwendung gegenüber GTK+ sogar noch etwas vereinfacht. Hier eine Auflistung und kurze Erklärung der einzelnen Bestandteile:

1.4.1 GTK+ Bibliotheken

Da GTKmm nur ein Wrapper einer C Bibliothek ist, baut es vor allem erst einmal auf diversen C Bibliotheken auf.
Es handelt sich hier bei um folgende C Bibliotheken:
- libglib-2.0
- libatk-1.0
- libpango-1.0
- libgtk-2.0
- libgdk-2.0
- libintl
- libiconv
und je nach Implementierung auch –libcairo

GLib, Pango, ATK, GDK sind alle Bestandteile von GTK+ selbst, wurden aber unterteilt. Das macht die ganze Sache somit etwas flexibler.

GLib ist der Kern der ganzen Library und bildet die Basis von GTK+ und GNOME. Es erleichtert den Umgang mit Datenstrukturen in C, liefert portable Wrapper für verschiedene betriebssystemabhängige Funktionen und enthält Schnittstellen zur Laufzeitfunktionalität wie z.B. Ereignisschleifen, Threads, dynamisches Laden und ein Objektsystem.

Pango ist eine Layout- und Textrenderingbibliothek mit dem Schwerpunkt auf Internationalisierung. Somit bildet es den Kernteil für den Umgang mit Text- und Schriftarten in GTK+ 2.x.

ATK liefert diverse Schnittstellen für die Zugänglichkeit. Durch das Unterstützen von ATK Schnittstellen kann eine Anwendung oder ein Toolkit mit Werkzeugen wie Bildschirmlesern, Lupen oder alternativen Eingabegeräten benutzt werden.

GDK ist eine Schnittstelle zu nativen Zeichenfunktionen eines Betriebssystems und erhöht damit die Portabilität der Zeichnung von Widgets. Es gibt dafür portable Backends (diverse Bibliotheken mit einem identischen Interface, die man austauschen kann, nennt man in der Regel Backends). GTK+ for Win32 ist z.B. ein solches GDK-Backend für Windows.

GTK+ Implementiert die Widgets und deren Verhalten mit Hilfe der zuvor genannten Bibliotheken.

1.4.2 Bestandteile von GTKmm

GTKmm benötigt neben den eben genannten C Bibliotheken auch noch diverse andere Bibliotheken.:
- libglibmm
- libgtkmm
- libsigc++-2.0

Es gibt noch andereBibliotheken, die aber bei libgtkmm schon dabei sind:
- libatkmm
- libgdkmm
- libpangomm

Wie es bereits auffällt, haben die meisten dieser Bibliotheken einfach nur ein mm als Suffix und sind einfach nur C++-Wrapper der C-Bibliotheken. Da ich in 1.4.1 bereits erwähnt habe, was die einzelnen Bibliotheken tun, werde ich das einfach an dieser Stelle auslassen und direkt auf SigC++ zu sprechen kommen, das die einzige Bibliothek ist, die nicht auf den C-Bibliotheken aufbaut.

SigC++ implementiert ein typensicheres Callback-System in Standard C++. Es erlaubt dem Programmierer, Signale zu definieren und diese mit irgendeiner Callback-Funktion zu verbinden. Dabei können nicht nur Funktionen, sondern auch Methoden verwendet werden, selbst wenn diese statisch oder virtuell sind. Es beinhaltet auch Adapter, die es dem Programmierer ermöglichen, unterschiedliche Callbacks zu verbinden. Es besteht sogar die Möglichkeit, Standardparameter zu übergeben und damit eine Funktion mit mehreren Parametern an eine bestimmte Anforderung anzupassen. Mehr dazu wird es zu einem späteren Zeitpunkt geben, da die Signalbehandlung in GTKmm ein größeres Kapitel brauchen wird.

2. Voraussetzung für dieses Tutorial

Ich setze für dieses Tutorial voraus, dass sich eine Entwicklerversion von GTKmm 2.4.x oder höher auf dem System befindet und dass der Leser die Grundlagen von C++ beherrscht und sich im Klaren ist, um was es sich bei Vererbung, Polymorphie und auch SmartPointern handelt. Fragen bezüglich der Programmierung mit GTKmm können im C/C++-Forum unter der Adresse http://www.c-plusplus.net/forum gestellt werden.

Bezüglich der Installation wird es evtl. ein gesonderte Anleitung geben.

2.1 Bezugsmöglichkeiten für Windows

Unter Windows gibt es dafür Installer, die dem Programmierer alle notwendigen Bibliotheken auf dem System installieren.
Den Installer für alle GTK+ Bibliotheken bekommt man hier:
http://gladewin32.sourceforge.net/
Nach der Installation der GTK+ Bibliotheken braucht man noch die GTKmm Bibliotheken die man auf:
http://www.pcpm.ucl.ac.be/~gustin/win32_ports/
bekommt. Klickt dort im Menü auf „gtkmm on win32“ und auf den Link unter
"Developer (Full) Environment"
(runtime + headers, import libraries, demo, doc).

Solltet ihr vorhaben, mit der DevC++ IDE zu programmieren, empfehle ich euch nach der Installtion der beiden Pakete meinen GTKmm-Template-Installer für DevC++ zu verwenden, der euch eine Vorlage in DevC++ installiert, die bereits sämtliche benötigten Includeverzeichnisse und Bibliotheken in das Projekt einbindet.
Ihr findet den Installer auf http://www.evilissimo-softdev.de/downloads.html.

2.2 Bezugsmöglichkeiten für Linux

Bei Linux hängt es von eurer Distribution ab und ihr solltet euch diesbezüglich noch einmal extra informieren. Fragen zu diesem Thema sind natürlich im GUI Forum des C/C++ Boards willkommen. (http://www.c-plusplus.net/forum/viewforum-var-f-is-51.html)

Da dies ein Tutorial zur Programmierung mit GTKmm werden soll, werden wir an dieser Stelle mit den Nebensächlichkeiten aufhören und mit der Einführung in die Programmierung beginnen.

3. Grundlagen

3.1 Ein einfaches Beispiel

Das erste GTKmm Programm, das ich euch zeigen möchte, ist ein einfaches Fenster von 200 x 200 Pixel.
Hiermit möchte ich verdeutlichen, wie einfach es sein kann, eine GTKmm Anwendung zu schreiben.

#include <gtkmm.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    Gtk::Main main_obj(argc, argv);
    Gtk::Window window_obj;
    main_obj.run(window_obj);
    return 0;
}

Nun es ist nicht viel Code, aber es erzeugt schon ein Fenster. Nun werde ich detailierter auf die einzelnen Zeilen eingehen und ein paar Bemerkungen dazu machen.

#include <gtkmm.h>

Wir binden mit dieser Zeile alle Headerdateien ein, die zu GTKmm gehören; dies gilt dann auch für GDKmm, Glibmm, Pangomm und SigC++. Der Nachteil dieser Zeile ist, dass sie bei größeren Projekten zu längeren Kompilierzeiten führt, da erst einmal alle Header analysiert werden müssen. Daher ist es empfehlenswert, aber nicht zwingend notwendig, nur die benötigten Header einzubinden. In unserem Fall wären das die folgenden:

#include <gtkmm/main.h>
#include <gtkmm/window.h>

In der Dokumentation auf http://www.gtkmm.org/docs/gtkmm-2.4/docs/ findet ihr heraus in welchen Headern sich die verwendeteten Klassen befinden.

int main(int argc, char *argv[])

Der normale Programmeinstiegspunkt, der aus C++, aber auch aus C Programmen bekannt sein sollte.

Gtk::Main main_obj(argc, argv);

Mit dieser Zeile starten wir das GTK+- und GTKmm-Subsystem und stellen durch Übergeben der Parameter argc und argv sicher, dass auch unsere Anwendung wie alle GTK+ Anwendungen bestimmte Standardparameter annimmt und auswertet. Damit passen wir unser Programm nur an das Verhalten anderer GTK+ Programme an. Mehr müssen wir darüber nicht wissen, es sei denn, wir möchten selber Parameter übergeben - dann solltet ihr eure Auswertung der Parameter erst nach GTKmm durchführen, da GTKmm sie zur Initialisierung benötigt!

Merke: Immer erst das GTKmm Subsystem starten.

Die restlichen zwei Zeilen sind nicht sonderlich spektakulär, aber ich werde trotzdem kurz erklären, was diese tun.

Gtk::Window window_obj;

Erstellt ein Fensterobjekt, das wir mir der Zeile:

main_obj.run(window_obj);

starten.

Nachdem wir den Sourcecode in eine Sourcedatei gepackt haben - ich nenne sie hier mal einfach "beispiel1.cpp" - werden wir die Anwendung kompilieren.

Je nach OS wird anders kompiliert. Die Windows-User mit DevC++ drücken vielleicht einfach nur F9. Unix/Linux/*BSD/Whatever-User schreiben dann eher

g++ beispiel1.cpp `pkg-config gtkmm-2.4 --cflags --libs` -o beispiel1

Da dies sehr unterschiedlich ist, möchte ich an dieser Stelle nicht tiefer darauf eingehen. Diese Fragen werden gerne im GUI-Forum auf dem C/C++ Board (http://www.c-plusplus.net/forum/viewforum-var-f-is-51.html) beantwortet und erhalten dann sicherlich auch Einzug in die FAQ.

Und so sieht das dann z.B. unter Window XP aus:

Soviel zum ersten Teil des Tutorials. Ich freue mich schon auf euer Feedback. Im nächsten Teil werde ich euch die ersten Widgets näher bringen. Darunter fallen Label, Buttons und das GTK Boxen System. Auch eine kleine Einführung in die Verwendung von Signalen. Mehr dazu im nächsten Teil.

evilissimo

GTKmm Tutorial Teil 1 ( PDF )

Verweise und Referenzen:
[1] Widget (GUI) Beschreibung von Wikipedia
[2] Homepage von GTK+
[3] Homepage von GTKmm
[4] GTKmm Dokumentation
[5] GTKmm Template installer für DevC++ von evilissimo
[6] gladewin32 Installer ( GTK+ Entwicklungsbibliotheken für GTK+ )
[7] GTKmm Installer für Windows ( Entwicklungsbibliotheken für GTKmm)

Weitere Teile:

Teil 2 des Tutorials
Teil 3 des Tutorials
Teil 4 des Tutorials
Teil 5 des Tutorials (Geschrieben von GPC)

Korbinian

Interessant Ich freu mich schon auf die ersten Widgets, und ob man damit "vernünftig" GUIs programmieren kann, im sinne von leichtem Entwurf und Wartung!

Michael E.

Mmmh, sieht interessant aus. Werds mal durcharbeiten, wenn ich Zeit finde. Hab bis jetzt mit C++ noch keine GUIs erstellt.

Window XP?

troller

Oh, das finde ich jetzt aber auch mal richtig interessant!
Werde es zwar erst später durcharbeiten, wenn ich C++ noch etwas vertieft habe, aber für GUI hab ich eh schon GTK favorisiert (weil: auch linux).

Ein *.pdf fänd ich noch super, falls das möglich wäre.

hallo evilissimo,
ich bekomme das unter windows nicht zum laufen obwohl ich gtk und gtkmm wie beschrieben installiert habe.
Was habe ich vergessen bzw falsch gemacht?
meine ausgabe ist:

C:\Dokumente und Einstellungen\x\Desktop>g++ beispiel1.cpp pkg-config gtkmm-2.4 --cflags --libs -o beispiel1
g++: pkg-config: No such file or directory g++: gtkmm-2.4: No such file or directory cc1plus.exe: error: unrecognized command line option "-fcflags" cc1plus.exe: error: unrecognized command line option "-flibs"

grüsse, lin

ach ja, ich habe gtk-win32-devel-2.8.6-rc3.exe und gtkmm-devel-2.6.2-1.exe zusammen benutzt. dein installer für Dev-C++ gab kein feedback...
gruss, lin

evilissimo

Das funktioniert so auch nicht unter Windows. Nach dem du meinen Installer benutzt hast, gehe ich einefach mal davon aus das du Dev-C++ schon installiert hast. Starte Dev-C++ und öffne ein neues GTKmm Projekt. Nun einfach mal F9 drücken.

( Nur so btw: Das mit den Backticks ( ` ) funktioniert in der Windows Konsole nicht. )

kann kein gtkmm projekt in dev-c++ anlegen ?!

evilissimo

linlinlin schrieb:

kann kein gtkmm projekt in dev-c++ anlegen ?!

Hast du DevC++ schon vorher installiert? Wenn ja sollte das so gehen:

Neues Projekt erstellen:
Datei => Neu => Projekt

Dann öffnet sich das normale Projekte Fenster:

An der Seite ist dann ein Scrollbalken den du mal runter scrollst und dannach wählst du das GTKmm Projekt aus und klickst auf OK

Nun speicherst du das Projekt noch irgendwo ab.

Dann drückst du F9 und alles ist gut.

Wenn du aber DevC++ erst nach meinem Installer installiert hast musst du meinen Installer vorher noch mal ausführen.

vielen dank für die beschreibung,
ich habe das allerdings genau so versucht, aber in meiner Projektauswahl kann ich nicht Gtkmm Applikation anwählen (auch nicht wenn ich scrolle;)).
Ich habe Dev-C++ schon installiert gehabt, Version 4.9.8.0, und die liegt bei mir im Verzeichnis C:\Programme\Dev-Cpp, vielleicht hängt das damit zusammen?

vielleicht habe ich auch einen anderen fehler...
mein bs: windows xp, ist wohl ok...
mein compiler: gcc version 3.4.2 (mingw-special), läuft ohne probleme
mein gtk-installer: gtk-win32-devel-2.8.6-rc3.exe
mein gtkmm-installer: gtkmm-devel-2.6.2-1.exe

vielleicht vertragen sich ja die versionen von gtk und gtkmm nicht, habe allerdings nichts dazu gefunden...
gtk-demo.exe und gtkmm-demo.exe laufen, dann müsste doch eigentlich bei der installation alles glatt gelaufen sein.
mit pkg-config.exe(?) habe ich nichts konfiguriert, ich denke die kann ich so lassen, da doch alle librarys die ich für meine gtkmm-anwendung benötige von deinem installer über dev-c++ angesprochen werden.

evilissimo

Wohin hast du DevC++ installiert?

Installationsverzeichnis ist C:\Programme\Dev-Cpp

evilissimo

Und steht das bei dir auch in dem Reigstry?

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Dev-C++\Install_Dir

ah ok, habe keinen eintrag in der registry

evilissimo

linlinlin schrieb:

ah ok, habe keinen eintrag in der registry

Normalerweise sollte das DevC++ bei der installation machen.

1000 dank schon mal für den support.
habe jetzt den neuen Dev-C++ installiert.
super sache mit deinem installer, der automatisch generierte code lässt sich kompilieren :), aber leider nicht ausführen .
Die Fehlermaldung sagt, dass der Prozedureinstiegspunkt libconv_set_relocation_prefix in der iconv.dll nicht gefunden wurde.
Kannst du damit was anfangen?

ok, ich habe nachgelesen, dass dies passieren kann wenn man mehrere (unterschiedliche) versionen der gleichen dll's auf dem rechner hat, und wenn mit der einen compiliert wird und die andere aufgerufen wird bei der programmausführung - shit...
habe also eine dll umbenannt, und es folgt eine andere fehlermeldung, toll!

keine ahnung was ich jetzt tun soll, alles nochmal deinstallieren und neu installieren, habe allerdings auch eine laufende c++ eclipse umgebung die ich eigentlich nicht zerstören wollte weil das mühsam war die zum laufen zu bekommen....

evilissimo

linlinlin schrieb:

ok, ich habe nachgelesen, dass dies passieren kann wenn man mehrere (unterschiedliche) versionen der gleichen dll's auf dem rechner hat, und wenn mit der einen compiliert wird und die andere aufgerufen wird bei der programmausführung - shit...
habe also eine dll umbenannt, und es folgt eine andere fehlermeldung, toll!

keine ahnung was ich jetzt tun soll, alles nochmal deinstallieren und neu installieren, habe allerdings auch eine laufende c++ eclipse umgebung die ich eigentlich nicht zerstören wollte weil das mühsam war die zum laufen zu bekommen....

Eine möglichkeite wäre es sämtlich GTK+ Programme und libraries zu deinstallieren und neu zu installieren
Und ein Reboot wäre auch gut dazwischen ( zwischen deinstall und install )

Achja und du solltest die Development libs vorher installieren.

1000 dank evilissimo, es funktioniert jetzt alles!!

falls jemand ähnliche probleme hat, hier meine anleitung was ich gemacht habe.
1. alles was mit c++ zu tun hat deinstalliert
2. minGW + msys installiert als compiler umgebung für c/c++
3. gtk-win32-devel-2.6.10-rc1.exe installiert
4. gtkmm-devel-2.6.2-1.exe installiert
5. devcpp-4.9.9.2_nomingw_setup.exe installiert
dann konnte ich den installer von evilissimo benutzen und alles läuft.
vorsicht manche versionen von gtk und gtkmm vertragen sich nicht.

hilfreich fand ich u.a. folgenden artikel:
http://www.gtkmm.org/docs/gtkmm-2.4/docs/tutorial/html/ape.html

freue mich jetzt auf deinen 2ten teil vom tutorial.

Falls jemand eine Möglichkeit kennt wie ich Eclipse konfigurieren kann,
um gtkmm-projekte zu kompilieren wäre ich sehr dankbar, das hier zu posten bzw zu linken. Selber habe ich da noch nix gefunden...

gruss + nochmals danke, lin

das_brot

Toller Artikel! Du bist auf dem besten Weg, mich endlich von MFC wegzubringen *aufatem*.