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X Window System开发指南

1.1 X Window System概述

X Window System（以下简称“X Window System”）是用于图形显示和窗口管理的强大工具。其核心功能包括窗口多层次显示、图形绘制以及多显示器支持。某些术语在X系统中是独有的，而其他通用术语在本系统中也具有特定的意义。为此，建议在阅读过程中查阅本书的术语表，以明确某些概念的含义。

窗口管理

在X系统中，窗口可以分布在一个或多个屏幕上，其中包含重叠的窗口或子窗口。每个屏幕对应物理显示器，支持颜色、灰度或单色模式。一个X服务器可以同时支持多个屏幕。为一个用户提供一个键盘和一个鼠标的多屏幕显示被称为“显示器”。

窗口的层次结构是严格的。每个层次结构的顶部是一个根窗口，该根窗口覆盖整个屏幕。子窗口可以部分或完全覆盖父窗口。除根窗口外，所有窗口都有父窗口。例如，应用程序通常创建一个或多个子窗口或嵌套窗口，形成复杂的树状结构。

重叠处理与绘制

子窗口可以大于父窗口的大小，从而扩展到父窗口的边界之外，但绘制操作始终受父窗口限制。窗口之间的重叠关系也会影响绘制顺序。当子窗口完全覆盖父窗口时，其他窗口在该区域会被遮挡。这种遮挡行为由窗口系统自动管理。

窗口通常有边框，用户可以自定义边框图案或颜色。默认情况下，窗口有一个背景图案，若窗口被遮挡后再次显示时，背景图案将被重新绘制。子窗口能够遮盖父窗口，但父窗口中的绘制操作始终会受到其子窗口的影响。

坐标系统

X系统中，每个窗口和像素贴图（Pixmap）都有自己的坐标系统。坐标系以像素为单位，X轴表示水平方向，Y轴表示垂直方向，原点位于屏幕的左上角。窗口的原点在左上角边框内。

由于X系统不负责保存窗口内容，若窗口隐藏后再次显示，可能会失去其绘制内容。当窗口部分或完全隐藏后再次显示时，系统会向客户端发送事件，通知其需要重新绘制窗口内容。因此，客户端程序必须能够按需重绘窗口内容。

调用高级绘图功能

除了图形绘制，X系统还支持像素贴图。单平面贴图在某些情况下被称为位图。通过图形函数，开发者可以利用贴图与窗口一起进行复杂操作，使图形绘制更加高效。

程序设计中需要注意诸多因素，例如，窗口大小和坐标均为16位数，以减少数据传输量。同时，用户应避免过度依赖后备存储器，建议尽量减少像素贴图和后备存储的使用。字体和光标等资源可以通过X服务器进行共享，进而优化资源使用。对于启用同步的操作，客户端程序需要等待服务器完成所有异步操作，确保数据一致性。

错误处理与资源管理

Xserver在检测到协议错误时，会向客户端报告错误信息。默认情况下，错误处理由Xlib库或用户自定义函数负责。此外，函数调用可能会导致事件生成，因此在调用关键函数时，建议及时调用XSync等同步函数，以确保不会丢失重要事件数据。程序中的字符串操作需要特别谨慎，由于X系统可能将缺少的资源（如字体）用空值表示，必须在正确使用前进行检查。

Xlib函数通常会缓冲请求，不会立即发送到服务器。若需要同步处理，可通过XSync函数显式等待。这会确保客户端程序在处理完所有缓冲的事件后，能够正确获得最新的状态信息。此外，所有资源ID（如窗口、字体、像素贴图、颜色板、光标等）均有明确的创建和销毁机制。资源的共享和管理需要遵循特定规则，以确保不同客户端和程序能够高效协同工作。

编程考虑与用户体验

程序应针对不同制造商的键盘和鼠标提供兼容性支持。考虑到多显示器环境下的用户体验，应用程序应灵活响应窗口管理，避免过度控制屏幕布局。从用户的角度来看，程序应尊重窗口管理器的操作。如需详细了解窗口管理和高级功能的实现，建议参考相关技术文档和开发指南。

最后，字符编码和文本表示也是关键技术考虑因素。X系统支持多种字符集和编码方式，确保了不同语言环境下的兼容性和稳定性。对于开发者而言，理解和配置这些字符设置是实现跨平台兼容性和本地化用户体验的重要环节。

1.2 错误与状态管理

错误状态是程序运行中的常见问题，X系统会根据具体情况报告相应的错误信息。函数调用中返回的错误状态值需要谨慎处理，确保程序能够快速发现问题并采取相应措施.

程序错误次数较多或出现严重错误时，建议及时检查系统日志和相关诊断信息，找出问题根源并修复。为此，可以使用自定义的错误处理函数，绘制用户友好的错误提示，并记录错误信息以便后续分析.

此外，函数返回的数据类型和错误状态需要遵循明确规范. 函数返回的资源ID和状态值，均需要妥善处理和存储，以便后续程序操作时能够正确使用或舍弃不必要的数据.

1.3 标准头文件

在Xlib开发中，核心功能和API由一系列标准头文件提供支持. 下列是一些主要的头文件及其作用:

在开发过程中，需谨慎选择和使用合适的头文件，以便正确编译和连接到服务器。尽量避免在包含这些头文件时出现 conflicts.

1.4 泥有歧义型值与类型

Xlib定义了一系列通用类型和值，以适应多样化的应用需求:

• XID：用于表示通用的资源ID，如窗口、字体等。
• XPointer：定义为char*类型，作为通用指针使用，以引用不可见数据。
• Bool 和相关值：作为布尔类型，与True和False对应。
• None：表示通用空资源ID或原子符号。

这些类型为开发者提供了灵活的数据处理能力，能够处理各种泛型情况。Xlib还提供了丰富的API函数，允许开发者根据需求选择合适的数据类型和操作方法。

1.5 Xlib中的命名和参数标记约定

在Xlib发展过程中，为了提升开发体验，制定了一系列命名和参数标记的命名规则。这些规则旨在减少语义冲突，提升代码的可读性和维护性：

• 母体命名规则：

  • Xlib函数名都以“X”开头。
  • 数据结构、宏等命名则采用全大写，各单词之间使用下划线分隔.
  • 函数参数的命名采用小写，遵循“显示参数优先”规则.

• 参数顺序规则：

  • 显示对象 Always come first in argument list.
  • 资源对象根据层级在参数列表中的顺序布局，如窗口、图形上下文要放在Drawable之前。
  • 结构体和指针参数的位置需根据具体API文档确定.

• 错误处理和信息返回：

  • 错误处理程序可用户自定义或使用默认库函数.
  • 返回型函数存放在指定的存储区.
  • 函数调用需要及时调用XSync以确保同步状态.

这些命名和参数规则为开发者提供了一套始终一致的接口 charakter，简化了 API 使用难度，提升了代码的可维护性。