在 Qt 中处理平台相关的底层事件

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涂 波 (tubo@cn.ibm.com), 软件开发工程师, IBM 中国软件开发中心
田 晓燕 (tianxyan@cn.ibm.com), 软件开发工程师, IBM 中国软件开发中心
路 绪清 (luxuqing@cn.ibm.com), 软件开发工程师, IBM 中国软件开发中心
任 谦 (renqian@cn.ibm.com), 软件开发工程师, IBM 中国软件开发中心

2007 年 1 月 28 日

事件是由窗口系统或 Qt 本身对各种事务的反应而产生的。 当用户按下一个键或者鼠标按钮，就会相应产生一个键盘或者鼠标事件。 当窗口第一次显示，会产生一个绘图事件，从而通知最新的可见窗口绘制自身。 使用 Qt 编程时，很少需要考虑事件，因为 Qt 的窗口组件会在事件发生的时候发送信号，然后利用 Signal-Slot 机制进行相应的事件处理。 但是，在编写自定义 Widget 或者需要修改现有Widget的特性时，或者需要处理平台相关的底层事件时，事件则变得很重要。 本文以 XWindow 平台为例，介绍 Qt 如何处理平台相关的底层事件。

1. Qt 中与平台相关的宏定义

Qt 提供了以下标识系统的宏定义，如表1所示：

如果项目中调用了平台相关的 APIs ，那么利用条件编译，使得源程序不用修改，就可以适用于不同的平台。

对于 XWindow 平台，代码片断如清单1所示：

                        
#if defined(Q_WS_X11)
//与 XWindow 相关的 native APIs
#endif
      

对于 Windows 平台，代码片断如清单2所示：

                        
#if defined(Q_WS_WIN)
//与 Windows 相关的 native APIs 
#endif
      

对于 MAC 平台，代码片断如清单3所示：

                        
#if defined(Q_WS_MAC)
//与Mac相关的native APIs
#endif
      

2. Xlib 与 XEvent

Xlib 是 XWindow 提供的 API 集合，Xlib 之上是 Xt Intrinsics library，Xt 采用面向对象的设计方法，提供了大量的 widgets。 在 Xt 之上则是各种各样的 toolkits，最常用的是 Motif。 Qt 没有对 Xt 进行封装，而是直接建立在 Xlib 之上。

Xlib 用一个叫"XEvent"的结构来保存从 X 服务器那里接收到的事件。 Xlib 提供了大量的事件类型。 XEvent 包括事件的类型，以及与事件相关的数据。

Qt 也定义了一组事件类。 其中 QEvent 是基类。 其他具体事件类，例如 QMouseEvent、QKeyEvent、QFocusEvent、QPaintEvent、QMoveEvent、QResizeEvent 等都是从 QEvent 继承而来。 多数情况下，利用 Qt 的事件机制，能够满足我们的需求。 但是，在某些特定的情况，我们需要能够截获 XWindow 的底层事件，并对其进行处理。 本文介绍了两种截获 XEvent 的方法，一种是重载 QApplication 的 x11EventFilter() 方法；另一种是重载 QWidget 的 x11Event() 方法。 文中提供的例子基于 Qt 4.3，并在 Fedora Core 6 上调试通过。

3. QApplication::x11EventFilter() 如何工作

QApplication 类管理 Qt 应用程序的控制流和主要设置。 它包含了主事件循环，对来自窗口系统的所有事件进行处理和调度。 它也处理应用程序的初始化和结束，并且提供对话管理。

QApplication 中定义了针对 XWindow 平台的虚函数，如清单4所示：

                        
bool QApplication::x11EventFilter ( XEvent * )
      

创建 QApplication 的子类，并且重新实现函数 x11EventFilter()，那么所有底层的 XEvent 会首先被函数 x11EventFilter() 截获。 如果希望在函数 x11EventFilter() 中针对某事件进行响应，那么在响应结束后返回 TRUE，表示该事件不会被分派到 QApplication 的 Qt 主事件循环中。 如果函数返回 FALSE，那么该事件会被继续分派到 QApplication 的 Qt 主事件循环中，由 Qt 包装成 Qt 事件。

此外，针对 Windows 平台，QApplication 定义了类似的虚函数，如清单5所示：

                        
bool QCoreApplication::winEventFilter ( MSG * msg, long * result )
      

针对 Mac 平台，QApplication 定义了类似的虚函数，如清单6所示：

                        
bool QApplication::macEventFilter ( EventHandlerCallRef caller, EventRef event )
      

下面通过一个例子说明，如何在 Qt 中处理 XEvent。 该例子包括两个可执行程序，一个是 xclient，另一个是 qtx11filter。 xclient 基于 Xlib，向 qtx11filter 发送 XClientMessageEvent。 qtx11filter 截获所有的 XEvent，但只对 XClientMessageEvent 进行处理，将其它所有类型的 XEvent 都分派到 QApplication 的 Qt 主事件循环中。

3.1 xclient 的主要流程和源代码

xclient 的主要流程如下：

1. 用户通过命令行输入16进制的window ID。
2. 向该window ID所在的窗口发送XClientMessageEvent。该事件所携带的数据是一个长度为4的字符串＂2008＂。

xclient 的完整源代码 xclient.c 如清单7所示：

                        
#include <stdio.h>
#include <X11/X.h>
#include <X11/Xlib.h>

char line[80];
unsigned long winID, mask;
XEvent ev;
Display *disp;
Status status;

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

  disp = XOpenDisplay(NULL);
  if(!disp){
    perror("Unable to open X display");
    exit(1);
  }

  do{
    printf("Enter a line: ");
    fgets(line, 80, stdin);
    if(line[0] != 'q'){
      winID = strtol(line, NULL, 16);
      printf("You entered %d:0x%x\n", winID, winID);
      ev.xclient.type = ClientMessage;
      ev.xclient.window = winID;
      ev.xclient.message_type = 0;
      ev.xclient.format = 8;
      ev.xclient.data.b[0] = '2';
      ev.xclient.data.b[1] = '0';
      ev.xclient.data.b[2] = '0';
      ev.xclient.data.b[3] = '8';
      ev.xclient.data.b[4] = '\0';
      mask = 0l;
      status = XSendEvent(disp, winID, False, mask, &ev);
      printf("The XSendEvent returned: %d\n", status);
      XFlush(disp);
    }
    }while(line[0] != 'q');

}
      

在 Fedora Core 6 中，利用如下命令编译 xclient:

                        
gcc xclient.c –o xclient –lX11
      

3.2 qtx11filter 的主要流程和源代码

qtx11filter 的主要流程如下：

1. 创建 QApplication 的子类 App，并实现虚函数 x11EventFilter。注意使用宏定义 Q_WS_X11，因为 x11EventFilter 只适用于 XWindow。
2. 在 x11EventFilter 中，判断所截获的 XEvent，如果事件类型为 ClientMessage，那么打印出该事件发送者的 window ID，并且打印出该事件所携带的数据。
3. 在 main() 函数中，创建类 App 的实例，并且通过调用 app.exec()，启动 Qt 主事件循环。

qtx11filter 的完整源代码 qtx11filter.c 如清单9所示：

                        
#include <stdio.h>
#include <qapplication.h>
#include <qpushbutton.h>
#include <qdialog.h>
#include <X11/Xlib.h>

class App: public QApplication {
  public:
App(int argc, char **argv): QApplication(argc, argv) { }
 #if defined(Q_WS_X11) 
    bool x11EventFilter(XEvent *xe) {
      switch (xe->type) {
	case ClientMessage:
          printf("Caught ClientMessage XEvent from Window %d \n", xe->xclient.window);
	  printf("Receive message: %s\n", xe->xclient.data.s);
	  return true;	
      }
      return false;
}
  #endif
};

class Dialog: public QDialog {
  public:
    Dialog(QWidget *parent = 0): QDialog(parent) {
      QPushButton *done = new QPushButton("Done", this);
      connect(done, SIGNAL(clicked()), qApp, SLOT(quit()));
    }
};

int main(int argc, char **argv) {
  App app(argc, argv);
  Dialog dialog;
  app.setMainWidget(&dialog);
  dialog.show();
  return app.exec();
}
      

在 Fedora Core 6 中，用以下命令编译 qtx11filter：

                        
g++ qtx11filter.c -L/usr/lib/qt-3.3/lib -I/usr/lib/qt-3.3/include
 -lqt-mt –lX11 -o qtx11filter
      

3.3 演示 xclient 和 qtx11filter

1. 在终端启动 qtx11filter

                        
./qtx11filter
      

弹出仅包含一个按钮的窗口，如图1所示：

2. 在终端启动 xwininfo，如图2所示：

3. 将光标移动到窗口 qtx11filter，点击鼠标左键，xwininfo 可以获取 qtx11filter 的 window ID，如图3所示（截图中已经用红色方框标出）。

4. 在终端启动 xclient，并输入 qtx11filter 的 window ID，如图4所示。 然后，xclient 会向 qtx11filter 发送 XClientMessageEvent，该事件携带一个四字节的字符串＂2008＂。

5．打开运行 qtx11filter 的终端，qtx11filter 已经从 window ID 为 39845889 的窗口接收到一个 XClientMessageEvent，并读取出该事件所携带的数据＂2008＂，如图5所示：

4. QWidget::x11Event() 如何工作

QWidget 是 Qt 所有用户界面对象的基类。 它从窗口系统接收鼠标、键盘和其它事件，并且在屏幕上绘制自己。

QWidget 定义了针对 XWindow 平台的虚函数：

                        
bool QWidget::x11Event ( XEvent * )
      

创建 QWidget 或者其已有派生类的子类，并且重新实现函数 x11Event()，那么所有发送到该 Widget 的 XEvent 首先被函数 x11Event() 截获。 如果希望在函数 x11Event() 中针对某事件进行响应，那么在响应结束后返回 TRUE。 如果函数返回 FALSE，那么该事件会被包装成 Qt 事件，发送给 Widget。

QWidget::x11Event(XEvent *) 和 QApplication::x11EventFilter ( XEvent * ) 的区别在于：前者在 XEvent 发送到特定 Qt Widget 之前，被该 Widget 截获；后者在 XEvent 发送到整个程序的主事件循环之前，被 QApplication 截获。

5. Qt 中其它与平台相关的 APIs

在每个平台上，Qt 都为 QWidget 提供了一个 winId() 函数，返回该 Qt Widget 的 window ID；QWidget 还提供了一个静态函数 find()，该函数可以返回一个特定 window ID 所对应的 Qt Widget。 我们可以将获得的 window ID 传递给 Native API 来执行平台特定的操作。

此外，针对 XWindow，Qt 提供了类 X11Info ，用以获取 XWindow 平台的信息。 例如，通过调用静态成员函数 X11Info::display() 可以获取 Qt 程序与 Xserver 建立的连接句柄。

参考资料

• Qt 官方网站
  
  
• Xorg 官方网站
  
  
• Qt 兴趣邮件列表
  
  
• Qt 的信号与槽机制介绍

作者简介

		涂波: IBM 中国软件开发中心，软件工程师，目前致力于 System i 平台上程序调试器的开发 。

		田晓燕: IBM 中国软件开发中心，软件工程师，目前致力于 Rational 平台的 SCM 及 UCM 相关开发工作。

		路绪清：IBM 中国软件开发中心，软件工程师，曾有两年电信行业大型数据仓库开发和实施经验，目前致力于 Rational 平台的 SCM 及 UCM 相关开发工作。

		任谦：IBM中国软件开发中心，软件工程师，目前主要从事 Java，J2EE 及 Web 相关的开发工作。

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