UI框架知识点 GuiLite设计原理

https://blog.csdn.net/w741627265/article/details/97113864

这里想跟大家分享一款超轻量的UI框架(目前已经支持: iOS，Android, Linux, Windows，Mac，VR，单片机和Docker)，代码在github上面：

GuiLite

GuiLite demo

https://gitee.com/mirrors/GuiLite

https://www.ctolib.com/idea4good-GuiLite.html

运行效果可以参看这个视频：

I am GuiLite

当然，作为现代GUI库，没有“所见即所得”的GUI编辑/设计工具也是令人遗憾了，所以GuiLite同样支持“所见即所得”的GUI编辑能力，但它有跟普通的编辑器不同，它是这么玩的:

UI框架是一个非常复杂的系统，涉及的知识点特别的多，其中包括 C语言基础知识，尤其是指针、函数指针、内存分布，linux 基础知识、如消息队列、framebuffer、多线程、多线程同步、等，数据结构、算法（如链表、队列等），window .netframework 框架设计思想，设计模式如 mvc、观察者、单例、工厂等。知识点有点多，每个知识点有机的组合在一起，形成了一个知识网，构成了一个系统。
今天借着学习GUIlite, 来学习UI框架的基本知识点。写文前，期望文章能按照逻辑顺序，记录主要框架<有序展开，抽丝剥茧>，方便以后查阅

一般来说UI框架需要包含哪些组件？我来整理下：

1，窗口：首先UI框架是要展现给用户看的，那么一个窗口肯定是要有的；

2，控件：其次，是在该窗口应该还可以显示其他控件如按钮、文本框等；

3，事件处理：然后是支持交互操作，那么它就支持事情处理，如触摸事件、按键事件等；

4，接口函数：最后框架是给开发人员开发应用用的，那么要有友好的接口。

一个UI框架之计在与数据结构，都说算法+数据结构就是程序的灵魂，我们就来个千里之行，始于数据结构。（网络上有牛人设计的UI框架与数据结构）
系统框架，UI框架与数据结构

GuiLite设计原理及代码注释

基本原理
扩展方法
代码目录结构
界面元素管理
图形绘制
文件注释
函数注释
速成路线图

基本原理

GuiLite只作两个工作：界面元素管理和图形绘制。

界面管理包括：

添加/删除界面元素（例如：按钮，标签，对话框等控件），设置对应的文字及位置信息
用户输入消息传递：根据用户输入寻找受影响的界面元素，并回调响应的处理的处理函数
用户自定义消息传递：用户可以自定义消息响应函数，并自主产生消息；当消息产生时，对应的响应函数会被调用

图形绘制包括：

基本的点线绘制，例如：画点，矩形，横线，竖线等
设置绘制图层，如果需要多个图层，在基本点线绘制时，需要给出图层的索引值
图层处理，在图层界面发生变化的时候(例如：打开/关闭对话框)，GuiLite将决定各个图层上的像素点，哪个会被最终显示在屏幕上

?注意：图形绘制不依赖界面管理，可以独立的存在，例如，在资源有限的单片机环境，有时候不需要界面元素管理，而直接进行图形，文字的绘制。
扩展方法

GuiLite只给出了基本控件（例如：按钮，标签，键盘，选择框）的实现方法，旨在说明控件的实现方法。对于扩展控件，可以选择下面的方式：

如果开发者需要调整基本控件的细节，可以直接在源代码中修改
如果开发者需要构建全新的控件，可以参考基本控件的实现方法，重新实现

对于扩展绘制，例如：画圆，画曲线，可以直接在surface.cpp文件中添加响应的函数接口。
代码目录结构

core:

实现了底层绘制，图层管理和消息传递
adapter实现了各个平台（例如：Windows, Linux，Android，iOS，macOS,未知OS或无OS）的封装。

widgets:

实现了各种常规控件（例如：按钮，标签，键盘，波形）及容器（例如：视窗，对话框，滑动页面），开发者可以根据自己的需要，直接在相应的代码上进行修改或重绘，开发出有自己风格，特色的界面
实现了用户的手势识别（例如：手指滑动，鼠标按下/释放）的消息传递，将用户的输入信息传递到整个GUI体系树中，并调用相应的响应回调函数；开发者可以根据自己的需要添加/修改响应回调函数。

界面元素管理

界面元素管理包括：对所有控件（button，spinbox, lable, keyboard），容器（dialog, view）管理；具体的管理方法是在用户调用connect函数时，会把所有的界面元素连接起来，从而实现对所有界面元素的遍历/添加/删除等操作。这些链接看起来像一棵树，对界面元素的遍历，就是对这棵树的遍历

比如：当你按下一个dialog的button时，手指的位置信息（x，y）会被传入树的根部（root），然后从root开始寻找，哪个dialog被点中，dialog的哪个button被点中，并调用buton被点中的回调函数，用于作相应处理（一般会进行button的状态修改及重绘工作）
界面元素如何创建

所有界面元素都继承自c_wnd类的对象，对象被实例化时，也就完成了界面元素的创建；但此时的界面元素是孤独的，与其他界面元素没有形成联系（没有父母，没有兄弟姐妹）
界面元素如何被管理

新创建的界面元素纳入管理的过程，就是为其添加父母，兄弟姐妹的过程。使用的函数接口为connect();从此该界面元素会跟其他界面元素一样，纳入一棵树中，并随之响应用户可能的点击操作。

当需要删掉该界面元素时，使用disconnect()；从此该界面元素会断绝所有的父子关系，从树上摘下来，不再响应用户的触控操作；但对象本身不会被销毁。典型应用场景：软键盘的创建/退出。
图形绘制

图形绘制包括：绘制方法和图层管理。

点绘制是线/面/位图绘制的基础，若干个点的绘制，形成点面及位图
图层管理，则是管理多个界面元素的遮挡关系，系统默认支持3层遮挡关系，这3个层次可以为：视图背景层，对话框层，keyboard/spinbox控件层。

绘制方法

请参看文件bitmap.cpp和surface.cpp中的draw_xxx()函数。
为了发挥GPU的加速功能，也可以通过改写draw_xxx/fill_xxx函数，使用GPU特性，来提升绘制效率。
图层管理

GuiLite的所有图层，如下图所示：

display层：
该层对应了物理显存，display层决定了一个显示终端的最终显示效果；通常系统中至少有一个display层。

surface层：
该层属于display层的一个部分；它为左右滑动而存在，每一张滑动页面均对应了一个surface层；surface层决定了一个滑动页面的最终显示效果；通常1个display层会对应多个surface层。

frame层:
该层属于surface层的一个部分；它现实叠加界面元素而存在。
文件注释

文件注释
core 重要程度/文件名称    代码简介    推荐学习时间
★★★ wnd.cpp    UI元素的基本类，定义所有的UI元素信息、绘制及管理办法    1.5小时
★★ cmd_target.cpp    映射UI消息及用户自定义的消息    0.5小时
★★ display.cpp    生成显示设备，设定surface的数目，一个surface对应一个滑动页面    0.5小时
★★ surface.cpp    实现像素点的绘制，并对各个图层（layer）进行管理    0.5小时
word.cpp    显示文字    < 1小时
bitmap.cpp    绘制位图，支持16 bits和32 bits    < 0.5小时
rect.cpp    UI元素的位置信息    < 0.5小时
api_linux.cpp    Linux适配层    < 0.5小时
api_win.cpp    Window适配层    < 0.5小时
api_unknow.cpp    无OS或其他OS适配层    < 0.5小时
audio_linux.cpp    Linux audio适配层    < 0.5小时
audio_win.cpp    Windows audio适配层    < 0.5小时
msg_linux.cpp    消息管道在Linux上的实现    < 0.5小时
msg_win.cpp    消息管道在Windows上的实现    < 0.5小时
msg_unknow.cpp    消息管道在其他OS（或无OS）上的实现    < 0.5小时
widgets 难度/文件名称    代码简介    推荐学习时间
label.cpp    标签控件的绘制    < 0.5小时
button.cpp    按钮控件的绘制及用户点击响应函数    < 0.5小时
table.cpp    Table控件的绘制    < 0.5小时
dialog.cpp    对话框的绘制及管理方法    < 0.5小时
★ gesture.cpp    手势识别方法，包括：鼠标按下，弹起及滑动    0.5小时
★ keyboard.cpp    键盘控件的绘制及用户点击响应函数    0.5小时
★★ list_box.cpp    List控件的绘制及用户点击响应函数    1.5小时
★★ spinbox.cpp    Spinbox控件的绘制及用户点击响应函数    1.5小时
★★ edit.cpp    Edit控件的绘制及用户点击响应函数    1.5小时
★★★ wave_buffer.cpp    波形数据的缓冲管理    1.5小时
★★★ wave_ctrl.cpp    实现波形控件    1.5小时

函数注释
函数名称    display.cpp 函数接口注释
c_display    c_display构造函数，初始化显示参数。输入：物理framebuffer指针，物理显示器宽度，物理显示器高度，surface宽度，surface高度，颜色深度，surface个数/滑动页面的个数
create_surface    创建surface/滑动页面。输入：用户ID，图层的个数
merge_surface    横向组合surface，多用于滑动surface。输入：待组合的surface源1，待组合的surface源2，surface源1的起始点x坐标，surface源2的起始点x坐标，surface源1的起始点y坐标，surface源2的起始点y坐标，横向组合的偏移距离；输出：可能改变当前显示内容
get_updated_fb    获取该display的物理framebuffer指针
snap_shot    生成当前显示的快照，并输出到bmp文件
速成路线图

精读源文件wnd.cpp中的connect, on_touch, on_key函数，理解界面元素的串联办法；理解响应触控操作的基本原理；理解响应硬按键的基本原理
    快速浏览surface.cpp中用于绘制的draw_xxx函数，熟悉基本的绘制接口；精读c_surface构造函数，理解c_surface类的各种成员关系
    精读button.cpp文件，初步掌握界面元素的基本开发方法
        快速浏览HelloStar实例的BuildLinux/main.cpp，理解构建一般Linux应用的办法
        快速浏览HelloStar实例的BuildMFC/HelloStarDlg.cpp，理解构建一般Windows应用的办法
        快速浏览HelloStar实例的BuildSTM32F103-Keil/USER/main.c，理解构建一般单片机系统的办法
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