Xlib

XlibはX Window Systemのクライアント用ライブラリであり、C言語で書かれている。Xサーバとのやり取りを行うサブルーチン群を含む。それらのサブルーチンを使うことで、Xプロトコルの詳細を知らなくともプログラムを書くことが可能になっている。Xlibを直接使っているアプリケーションは少なく、通常はXlibの上位にウィジェット・ツールキットを提供する次のようなライブラリを配置して使う。

Xlibとそれを使っている他のライブラリ群

●Intrinsics (Xt) ●Athena widget set (Xaw) ●Motif ●GTK ●Qt︵X11 版︶ ●Tk Xlibが登場したのは1985年ごろであり、Unix系オペレーティングシステム (OS) のGUIに使われている。XCBはXlibの後継となるべく開発されている。

データ型[編集]

Xlibでの主要なデータ型はDisplay構造体^[1]と各種識別子型である。ディスプレイとは、いわばグラフィカルな操作が行われる物理的あるいは仮想的な機器である。XlibにおけるDisplay構造体には、ディスプレイに関する情報が格納されているが、より重要な情報としてクライアントとサーバ間のチャンネルに関する情報も格納している。例えば、Unix系OSではDisplay構造体には、そのチャンネルのソケットのファイルハンドルが含まれるConnectionNumberマクロで取り出し可能︶。Xlibの関数の多くはDisplay構造体を引数としている。これは、Xlib の関数の多くがチャンネルに対して操作したり、特定のチャンネルに関する操作をするためである。特にサーバとやり取りするXlibの関数は、チャンネルにアクセスするのにこの構造体を必要とする。ローカルな処理しかしない関数でも、特定のチャンネルに関連したデータを操作するためにこの構造体を必要とする。例えば、イベントキューの操作はチャンネルごとのイベントキューを操作する。ウィンドウ、カラーマップなどはサーバが管理する。つまり、実際の見た目に関するデータはサーバ側にある。クライアントは識別子を使ってそれらのオブジェクトを操作する。クライアントはオブジェクトを直接操作できず、サーバにオブジェクトの識別子を指定して操作を要求する。 Windows、Pixmap、Font、Colormapなどの型はすべて識別子であり、実際には32ビットの整数である。クライアントはサーバに対してウィンドウの生成を要求することでウィンドウを生成する。これは、ウィンドウの識別子︵つまり番号︶を返すXlib関数を呼び出すことで行われる。その後、その識別子を使ってクライアントがサーバに対してそのウィンドウへの各種操作を要求する。識別子はサーバ内で一意である。その多くは別々のアプリケーションであっても同じオブジェクトを指すのに使われる。例えば、1つのサーバと接続した2つのアプリケーションがあるとき、1つの識別子でどちらも同じウィンドウを参照することができる。それぞれのアプリケーションは使用しているチャンネルが異なるため、それぞれ別々のDisplay構造体を持っている。しかし、同じ識別子についての操作を要求すれば、同じオブジェクトに対して操作が行われる。

プロトコルとイベント[編集]

サーバに要求を送るXlib関数は即座に要求を送るのではなく、output bufferというバッファに一旦格納する。この場合のoutputはクライアントからサーバに向けての出力である。output bufferはサーバへのあらゆる種類の要求を格納でき、それは必ずしも画面に見える効果だけではない。output bufferは、関数XSyncやXFlushを呼び出したとき、あるいはサーバからの戻り値がある関数を呼び出したとき︵応答があるまでそれら関数はブロックする︶、あるいはその他の条件でフラッシュ︵バッファ上のすべての要求がサーバに送られ、バッファを空にする︶される。 Xlibは受け取ったイベントをキューに格納する。クライアント・アプリケーションは、そのキューを調べて、イベントを取り出す。Xサーバがイベントを非同期に送るのに対して、Xlibを使うアプリケーションはキュー上のイベントにアクセスするのにXlib関数を明示的に呼び出さなければならない。そのような関数の中にはブロックするものもあり、その時点でもoutput bufferがフラッシュされる。エラーは非同期に受け取られ、扱われる。アプリケーションは、エラー発生時にエラーメッセージをサーバから受け取るエラーハンドラを登録しておく。ウィンドウの一部が見えない状態のとき、ウィンドウの内容が保持されているとは限らない。その場合、隠れていたウィンドウが見える状態になるとExposeイベントがアプリケーションに送られる。アプリケーションは、そのイベントを受けてウィンドウの内容を再描画しなければならない。

関数[編集]

Xlibライブラリの関数は次のように分類される。 (一)コネクションに関する操作︵XOpenDisplay, XCloseDisplay, ...︶ (二)サーバへの要求。操作要求︵XCreateWindow, XCreateGC,...︶と情報要求︵XGetWindowProperty, ...︶がある。 (三)クライアント側での操作。イベントキュー操作︵XNextEvent, XPeekEvent, ...︶とその他のローカルなデータの操作︵XLookupKeysym, XParseGeometry, XSetRegion, XCreateImage, XSaveContext, ...︶がある。

例[編集]

以下のプログラムは、ウィンドウを表示し、その中に小さな黒い四角形を描画するものである。

 /*
   ウィンドウに四角形を描画する簡単なXlibアプリケーション
 */

 #include <X11/Xlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>

 int main() {
   Display *d;
   int s;
   Window w;
   XEvent e;

                        /* サーバとのコネクションを開く */
   d=XOpenDisplay(NULL);
   if(d==NULL) {
     printf("Cannot open display\n");
     exit(1);
   }
   s=DefaultScreen(d);

                        /* ウィンドウ生成 */
   w=XCreateSimpleWindow(d, RootWindow(d, s), 10, 10, 100, 100, 1,
                         BlackPixel(d, s), WhitePixel(d, s));

                        /* 受け付けるイベントの種類を選択 */
   XSelectInput(d, w, ExposureMask | KeyPressMask);

                        /* ウィンドウを可視化 */
   XMapWindow(d, w);

                        /* イベントループ */
   while(1) {
     XNextEvent(d, &e);
                        /* ウィンドウの描画と再描画 */
     if(e.type==Expose) {
       XFillRectangle(d, w, DefaultGC(d, s), 20, 20, 10, 10);
       XDrawString(d, w, DefaultGC(d, s), 50, 50, "Hello, World!",strlen("Hello, World!"));
     }
                        /* キー押下で終了 */
     if(e.type==KeyPress)
       break;
   }

                        /* サーバとのコネクションを閉じる */
   XCloseDisplay(d);

   return 0;
 }

クライアントはXOpenDisplayを呼び出すことでサーバとのコネクションを生成する。そしてXCreateSimpleWindowでウィンドウ生成を要求する。XMapWindowを別途呼び出すことで、ウィンドウが画面上に見えるようになる。四角形はXFillRectangle呼び出しで描画される。この操作はウィンドウが生成された後でないと実行できない。しかも、一回呼び出すだけでは十分ではない。前述したようにウィンドウの内容は常に保持されるとは限らない。例えば、ウィンドウが別のウィンドウの下に隠され、再び上に出てきたとき、再描画が必要な場合がある。このため、上記プログラムでは、Exposeイベントを受け取るたびに再描画を行っている。したがって、ウィンドウの中身の描画はイベントループ内で行われる。ループに入る前に、アプリケーションは受け取りたいイベントを選択しており、上記の例ではXSelectInputでそれを行っている。イベントループは入って来るイベントを待ちうける。イベントがキー押下だった場合、このアプリケーションは終了する。exposeイベントなら、ウィンドウの中身を再描画している。XNextEventを呼び出すと、キュー上にイベントがなければoutput bufferがフラッシュされる。

脚注[編集]

^ “Display Structure on freedesktop CVS”. Tip search for: typedef struct _XDisplay Display. 2008年5月8日閲覧。

外部リンク[編集]

Xlib Programming Manual
Manual pages for all Xlib functions
Kenton Lee's pages on X Window and Motif
A short tutorial on Xlib
A longer tutorial on Xlib
Using Xlib for creating a screensaver module
Xlib Programming Lectures（日本語） - ウェイバックマシン（2004年4月28日アーカイブ分）

[DisplayStructure-1] “Display Structure on freedesktop CVS”. Tip search for: typedef struct _XDisplay Display. 2008年5月8日閲覧。

[1]

表話編歴 X Window System
アーキテクチャ	コアプロトコル Xlib XCB X Window selection Xウィンドウマネージャ X session manager Xディスプレイマネージャ X Toolkit Intrinsics X Window authorization X11 color names
ウィンドウマネージャの方式	コンポジット型リペアレンティング型スタック型タイル型
拡張	X Image Extension X keyboard extension X video extension Shape extension Shared memory extension GLX XRender MPX XRandR
実装	Cygwin/X XQuartz X.Org Server X-Win32 XFree86 XDarwin Xming Xsun Xgl
標準	ICCCM EWMH XDS
ウィンドウマネージャ	9wm AfterStep Amiwm awesome Beryl Blackbox CTWM cwm dwm Enlightenment evilwm Fluxbox FVWM FVWM95 i3 IceWM Ion JWM KWin larswm Mlvwm Metacity Mwm Mutter OpenBox PekWM Qvwm Ratpoison Sawfish Scwm Stumpwm Twm Window Maker wmii xmonad
関連項目	デスクトップ環境
関連組織	The Open Group X.Org Foundation