关于X11

X Window系统是在Unix和类Unix系统上建立图形用户界面的标准工具包和协议，11代表版本11。X Window系统基于C/S(客户端/服务器)模型，与通常意义上的服务器不同的是，X Window的服务器一般是指使用者本地的计算机。X Window只是一套协议，现在在类Unix系统中较常用的实现是X.Org的参考实现。

在Linux平台上，与X Window系统相关的结构和操作都定义在Xlib中，Xlib库的的主要作用是窗口管理和事件处理。

1984年，Bob Scheifler 和 Jim Gettys 制订了X的早期原则：

除非没有它就无法完成一个真正完整的应用程序，否则不用增加新的功能。
决定一个系统不是什么和决定它是什么同样重要。与其去适应整个世界的需要，宁可使得系统可以扩展，如此才能以持续兼容的方式来满足新增需求
只有完全没实例时，才会比只有一个实例来的糟。
如果问题没完全弄懂，最好不要去解决它
如果可以通过10％的工作量得到90％的预期效果，应该用更简单的办法解决。
尽量避免复杂性。
提供机制而不是策略，有关用户接口的开发实现，交给实际应用者自主。

事实上，已经有很多成熟的对X11进行封装的库，但是我目前并没有使用，我想先从底层原生API开始学习，以后再考虑使用封装库。

程序模型

与Win32程序一样，基于X11的程序也是由一个循环构成，收到消息，处理消息。

while(connected to server)
{
    Receive next event
    Handle the event
}

Graphical Programming in X basically follows the asynchronous model i.e. “I won’t do anything until you ask me to”.

实体对象

Display：X Window采用C/S模型，Display可以认为是Client与Server之间的连接的句柄。从Client的角度来讲，可以将Display看成一个Server
Window：作为一个句柄，代表一个窗口实例。
Visual：表示特定的视觉信息的组合，如颜色深度，颜色缓冲等。应用程序必须选择当前驱动支持的视觉信息组合。
XEvent：表示一个窗口事件。

窗口相关操作

创建

既然是C/S模型，那么在进行任何操作之前，都得先创建一个与服务器的连接。使用XOpenDisplay函数就可以完成该任务，该函数返回一个Display结构的指针。后面的对于X11的操作基本上都基于这个连接。接着，可以组织一些窗口的参数，包括父窗口句柄，窗口位置，大小等属性。以这些参数调用XCreateWindow或XCreateSimpleWindow就可以创建一个窗口，新创建的窗口默认是未映射的(Unmapped)。

// 建立连接
Display *display = XOpenDisplay(NULL);

// 准备参数
Visual *visual = DefaultVisual(display, 0);
Window parent = DefaultRootWindow(display);
int x = 0, y = 0;
int width = 320, height = 200;
int border_width = 0;
int depth = CopyFromParent;
unsigned int class = CopyFromParent;
unsigned long value_mask = 0;
XSetWindowAttributes *pAttr = NULL;

// 创建窗口
Window window = XCreateWindow(display, parent, x, y, width, height, border_width, depth, class, visual, value_mask, pAttr);

属性

对于一个窗口来说，经常会使用到的属性无外乎窗口标题、大小、位置、颜色深度、可见性等。

窗口标题
```
Display *display;
Window window;
// 设置标题
XStoreName(display, window, "Hello X11");

char buf[256];
// 获取标题
XFetchName(display, window, &buf);
```
事实上XStoreName不一定会设置窗口标题。查看XStoreName的手册，有这样的解释:

The XStoreName function assigns the name passed to window_name to the specified window. A window manager can display the window name in some prominent place, such as the title bar, to allow users to identify windows easily.

也就是说，具体的行为是由窗口管理器(Window Manager)定义的。至少在我运行的平台上，该函数可以设置窗口标题。

窗口位置

Display *display;
Window window;
Window root, parent, *child;
unsigned int nchild = 0;
// 查询window对应的 root window
// 一般root window 代表桌面
XQueryTree(display, window, &root, &parent, &child, &nchild);
if(child)
    XFree(child);
int x, y;
Window cw;
// 将window的原点(0, 0)转换到root window坐标系中
XTranslateCoordinates(display, window, root, 0, 0, &x, &y, &cw);

关于窗口位置的获取，有许多人会使用下面的方法：

Display *display;
Window window;
XWindowAttributes attr;
XGetWindowAttributes(display, window, &attr);

代码意思很清楚，获取窗口的属性，而且attr中也有x,y字段。但是实际上这样做是得不到结果的。得到的x,y一直都是0,0。目前还没弄明白attr里面的x,y字段到底有什么用。

窗口大小
```
Display *display;
Window window;
XWindowAttributes attr;
XGetWindowAttributes(display, window, &attr);
int window_widht = attr.width;
int window_height = attr.height;
```
虽然不能获取到位置，但是却可以获取到窗口的大小。需要注意的是，上面获取到的宽高指的是窗口内部，不包括边框大小。

关闭

对于X Window来说，有两种方式可以关闭窗口。

用户通过代码关闭窗口
```
Display *display;
Window window;  // 待关闭的窗口
XDestroyWindow(display, window);
```
上面的代码可以关闭一个窗口，但是并没有断开与X Server的连接（Display），所以程序还可以继续发出请求。如果不需要再进行任何请求了，那么可以通过XCloseDisplay(display)来关闭连接。
由窗口管理器（Window Manager，简称WM）来关闭窗口当用户点击窗口上的关闭按钮时，默认情况下会由WM来关闭窗口。需要注意的是，用户所看到的关闭按钮、最大最小化按钮、以及标题栏等都是由WM附加到窗口上的。也就是说，这些不是由X Server创建的，因此对这些按钮的操作响应默认都是由WM来处理的。对于关闭按钮，大多数的WM会执行如下操作：关闭窗口（XDestroyWindow），断开与X Server的连接（XCloseDisplay）。

对于有些程序，当程序结束运行时，会有关闭窗口、断开连接的操作，如果是先由WM关闭了窗口（比如点击关闭按钮），那么再执行用户编写的关闭窗口操作时，可能会发生错误（因为该窗口已经由WM关闭了）。

很明显，这种关闭窗口的方式不能满足用户的需求，因此，有一种办法可以“介入”WM关闭窗口的流程。在创建窗口的时候，需要为窗口设置协议，告诉WM，当用户点击关闭按钮时，应该向用户程序发送事件，而不是直接关闭窗口。
```
/*  创建窗口  */
Display *display;
Window window;
Atom atom = XInternAtom(display, "WM_DELETE_WINDOW", false);
XSetWMProtocols(display, window, &atom, 1);
```
通过上面的设置，在Window接收ClientMessage消息时，可以通过下面的代码来处理点击关闭按钮事件。
```
while(true)
{
    XEvent event;

    XNextEvent(display, &event);
    if(event.type == ClientMessage)
    {
        if(event.xclient.data.l[0] == atom)
        {
            // 执行用户定义的关闭窗口操作
        }
    }
}
```

窗口事件

关于窗口事件的处理，涉及到两个基本步骤：第一步是获取窗口事件，第二步是对事件进行响应。

事件

不同的事件有不同的事件类型(EventType)，如：FocusIn，FocusOut，KeyPress等。同一类的事件可以用一个组表示，这个组称为事件掩码(EventMask)（本人理解）。如：KeyPressMask对应着KeyPress。

在创建窗口时，可以选择对哪些事件感兴趣，那么应用程序将只会接收到感兴趣的事件。

获取事件

同Windows一样，在X Window系统中，针对与不同的目的，获取事件的方式可以分为阻塞和非阻塞两种。

阻塞模式
```
Display *display;
while(true)
{
    XEvent event;
    // 阻塞，直到有事件发生
    XNextEvent(display, &event);

    /* 响应event */
    EventProcess(event);
}
```
与XNextEvent相似，同样采用阻塞方式获取事件的函数还有XPeekEvent，XWindowEvent，XMaskEvent，但是这些函数也都有各自的区别。 XNextEvent会将获取到event从事件队列中删除掉。 XPeekEvent不会从事件队列中删除获取到的事件。 XWindowEvent检查特定Window的特定掩码事件，会将获取到event从事件队列中删除掉。 XMaskEvent检查特定掩码的事件，会将获取到event从事件队列中删除掉。
非阻塞方式
```
Display *display;
Window window;
long event_mask = StructureNotifyMask | ExposureMask;
while(true)
{
    XEvent event;
    // 非阻塞
    while(XCheckWindowEvent(display, window, event_mask, &event))
    {
        /* 响应event */
        EventProcess(event);
    }
}
```
同样采用非阻塞方式获取事件的还有XCheckMaskEvent，XCheckTypedEvent，XCheckTypedWindowEvent，这些消息都会将获取到的事件从事件队列中删除。 XCheckWindowEvent检查特定窗口的特定掩码事件。 XCheckMaskEvent检查特定掩码的事件。 XCheckTypedEvent检查特定类型的事件。 XCheckTypedWindowEvent检查特定窗口的特定类型的事件。

当使用XCheckWindowEvent来进行非阻塞获取事件时，有一点需要注意的是XCheckWindowEvent无法获取没有Mask的消息，比如 ClientMessage。所以对于像ClientMessage这样的消息，可能要使用XCheckTypedWindowEvent来获取。

响应事件

可以根据event.type来对事件进行区分，并加以响应。代码结构如下。

void EventProcess(XEvent& event)
{
    switch(event.type)
    {
        case KeyPress:
        {
            /* 处理程序 */
        }
        break;
        case KeyRelease:
        {
            /* 处理程序 */
        }
        break;
        default:break;
    }
}

杂项

Linux上的OpenGL编程，简单介绍了X11与OpenGL的关联操作。
Xlib Programming Manaul，Xlib编程手册。
Xlib Programming，这个网站也可以参考一下。