四、xlib区域

原创 已于 2025-11-06 09:20:06 修改 · 1.6k 阅读 · 41 ·
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#c语言 #c++ #linux GUI #xlib #x11 #绘图区域 #反锯齿

于 2025-05-16 11:00:00 首次发布

系列文章目录

本系列文章记录在Linux操作系统下，如何在不依赖QT、GTK等开源GUI库的情况下，基于x11窗口系统（xlib）图形界面应用程序开发。之所以使用x11进行窗口开发，是在开发一个基于duilib跨平台的界面库项目，使用gtk时，发现基于gtk的开发，依赖的动态库太多，发布时太麻烦，gtk不支持静态库编译发布。所以我们决定使用更底层的xlib接口。在此记录下linux系统下基于xlib接口的界面开发

一、xlib创建窗口
二、xlib事件
三、xlib窗口图元
四、xlib区域
五、xlib绘制按钮控件
六、绘制图片
七、xlib窗口渲染
八、实现编辑框控件
九、异形窗口
十、基于xlib实现定时器
十一、xlib绘制编辑框-续
十二、Linux实现截屏小工具

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在前一篇文章中，我们描述了如何利用xlib提供的接口以及Xft库进行文字渲染，图形基本元素（点，线，矩形，弧形）的绘制。但是我们并没有限制文本绘制的范围。在前面的例子中如果我们给了一个非常长的字符串，则字符串会一直显示，直到填满整个窗口的宽度。在实际开发中比如我们所使用的Labe控件，后面一般都会跟着一个编辑框控件，这样如果不对Label控件可绘制文本的范围进行限制，文本多时就会覆盖到后面编辑框控件中的内容。当然在xlib窗口系统中除了窗口和提供的绘制图形基本元素之外，xlib窗口系统没有Label、编辑框、按钮这些控件的概念，在xlib窗口系统中如果我们需要这些“控件”都需要我们自己编码实现，也许这就是为什么我每次让通义千问大模型给我使用xlib实现一些简单控件时，它总是让我使用gtk或是Qt这样高级库来实现。后面也会记录一些使用xlib实现button，编辑框这样的"控件"。

先来看一个简单的示例程序

#include <clocale>
#include <cstring>
#include <X11/Xlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <X11/Xft/Xft.h>

void DoPaint(Display *display, Window window) {
    char drawText[] = "Draw Text...";
    char utf8String[] = "这是一个示例，我们将使用xlib和Xft库来实现文本的渲染。";
    int screen = DefaultScreen(display);
    XftColor    xftColor;
    xftColor.color.alpha=0xffff;
    xftColor.color.red = 0xffff;
    xftColor.color.green = 0;
    xftColor.color.blue = 0;
    XftFont *font = XftFontOpenName(display, screen, "文泉驿微米黑-20");
    XftDraw *xftDraw = XftDrawCreate(display,window,DefaultVisual(display,screen),DefaultColormap(display,screen));
    XftDrawStringUtf8(xftDraw,&xftColor,font,30,50,reinterpret_cast<const FcChar8*>(drawText),strlen(drawText));
    XftDrawStringUtf8(xftDraw,&xftColor,font,30,120,reinterpret_cast<const FcChar8*>(utf8String),strlen(utf8String));
    XftFontClose(display,font);
    XftDrawDestroy(xftDraw);
}


int main() {
    Display *display;
    Window window;
    int screen;
    XEvent event;

    display = XOpenDisplay(NULL);
    if (display == NULL) {
        fprintf(stderr, "无法打开X显示器\n");
        exit(1);
    }

    screen = DefaultScreen(display);
    window = XCreateSimpleWindow(display, RootWindow(display, screen), 10, 10, 400, 300, 1,
                                 BlackPixel(display, screen), WhitePixel(display, screen));

    /* 选择要接收的事件类型 */
    XSelectInput(display, window, ExposureMask);
    XMapWindow(display, window);

    while (1) {
        XNextEvent(display, &event);
        if (event.type == Expose) {
            DoPaint(display,window);
        }
    }

    XDestroyWindow(display, window);
    XCloseDisplay(display);

    return 0;
}

编译运行以上程序，我们需要安装X11和Xft的开发库，并且在编译时链接X11和Xft库。运行结果如下:

在这里插入图片描述

以上程序会一直向窗口中输出文本，直到整个文本占满整个窗口的宽度。如果上下两行都是Label我们下面显示的文字宽度与上面的Draw Text…对齐。对于多于的文本暂时并不想显示。我们可以设置绘制图形的有效区域来实现该功能。

1.矩形区域

在xlib窗口系统中可以通过XCreateRegion，以及XUnionRectWithRegion创建一个区域。区域创建后，我们还需要将其应用到某绘图上下文下才能实现我们想要的效果，如我们使用XftDraw系统绘制文本功能，则需要调用XftDrawSetClip来设置有效的绘制区域。当我们调用XDrawString、XDrawLine、XDrawRectangle、XDrawArc、XFill系列函数进行绘图时，需要调用XSetRegion函数来设置这些函数有效工作区域。以下是对上面的程序进行修改，设置有效绘制区域的代码

void DoPaint(Display *display, Window window) {
    char drawText[] = "Draw Text...";
    char utf8String[] = "这是一个示例，我们将使用xlib和Xft库来实现文本的渲染。";
    int screen = DefaultScreen(display);
    XftColor    xftColor;
    xftColor.color.alpha=0xffff;
    xftColor.color.red = 0xffff;
    xftColor.color.green = 0;
    xftColor.color.blue = 0;
    XftFont *font = XftFontOpenName(display, screen, "文泉驿微米黑-20");

    XftDraw *xftDraw = XftDrawCreate(display,window,DefaultVisual(display,screen),DefaultColormap(display,screen));
    XRectangle rectangle{30,20,150,120};
    Region region = XCreateRegion();
    XUnionRectWithRegion(&rectangle,region,region);
    XftDrawSetClip(xftDraw,region);
    XftDrawStringUtf8(xftDraw,&xftColor,font,30,50,reinterpret_cast<const FcChar8*>(drawText),strlen(drawText));
    XftDrawStringUtf8(xftDraw,&xftColor,font,30,120,reinterpret_cast<const FcChar8*>(utf8String),strlen(utf8String));
    XftFontClose(display,font);
    XDestroyRegion(region);
    XftDrawDestroy(xftDraw);
}

这里我们不再给出所有的代码，只给出绘制函数的代码。编译以上程序，运行效果如下：

在这里插入图片描述

这里通过设置有效工作区域，进行文本绘制时，在有效区域外的文本没有被显示到窗口中。

在xlib窗口系统中，和区域有关的函数有以下几个XCreateRegion、XPolygonRegion、XUnionRectWithRegion、XIntersectRegion、XSubtractRegion、XDestroyRegion.其中XCreateRegion用于创建一个区域，初始创建的区域没有有效区域的概念，所以我们创建一个区域后一般使用XUnionRectWithRegion来设置一个区域的左上角坐标和大小。XPolygonRegion给出多个顶点创建一个多边形的区域。XIntersectRegion用于计算两个区域交集区域，XSubtractRegion用于从一个有效区域中减少另一个有效区域。XDestroyRegion销毁区域。利用区域我们不仅可以设置绘制文本，图形元素的有效区域，还可以利用区域和xlib的Shape扩展结合实现一些异形窗口的绘制，后续我们将会展示如何利用区域实现圆角矩形窗口、圆形渐变窗口以及五角形窗口。

2.多边形区域

在xlib接口函数有绘制弧形、矩形的接口，但是如果我想创建一个弧形的区域。xlib就没有相关的接口函数了，如我想创建一个圆形的区域。我们就需要使用XPolygonRegion来近似一个圆形区域。这里我们实现过程使用通义千问大模型帮我们实现了个模拟圆形反锯齿功能，我们对大模型给出的代码进行了整理，并根据需要实现一个创建圆形区域的功能，下面给出实现代码，以下实现在测试的过程中发现给出的圆形仍然存在一定的锯齿情况。

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cmath>

using namespace std;

enum CircleCorner{
    TopLeft,
    TopRight,
    BottomRight,
    BottomLeft
};

static bool IsPointExistsInVector(vector<XPoint> &points, XPoint point){
    return std::find_if(points.begin(),points.end(),[&](const XPoint &iter){
        return iter.x == point.x && iter.y == point.y;
    }) != points.end();
}

#define DISTANCE() \
        sqrt(((px)-(cx))*((px)-(cx)) + ((py)-(cy))*((py)-(cy)))



#define TopLeft1()                         \
        do{                                             \
             px =    (cx) - (x) + (i);                        \
             py =    (cy) - (y) + (j);                        \
             point.x = px;                              \
             point.y = py;                              \
             double dist = DISTANCE(); \
             coverage = fmax(0, fmin(1, 0.5 - fabs(dist - r)));\
        }while(0);


#define TopLeft2()                         \
        do{                                             \
              px =       (cx) - (y) + (i);                    \
              py =       (cy) - (x) + (j);                    \
              point.x  = px;                            \
              point.y =  py;                            \
              double dist = DISTANCE();      \
              coverage = fmax(0, fmin(1, 0.5 - fabs(dist - r))); \
        }while(0);


//{cx + x + i, cy - y + j}, // 右-上－下
//                        {cx + y + i, cy - x + j}, // 右－上－上

#define TopRight1()                    \
        do{                                         \
              px = (cx) + (x) + (i);                \
              py = (cy) - (y) + (j);                \
              point.x = px;                         \
              point.y = py;                         \
              double dist = DISTANCE();  \
              coverage = fmax(0, fmin(1, 0.5 - fabs(dist - r)));\
        }while(0)


#define TopRight2()                            \
        do{                                                 \
             px = cx+y+i;                                   \
             py = cy-x+j;                                   \
             point.x = px;                                  \
             point.y = py;                                      \
             double dist = DISTANCE();               \
             coverage = fmax(0, fmin(1, 0.5 - fabs(dist - r))); \
        }while(0)


//{cx + x + i, cy + y + j}, // 右-下-下
//                        {cx + y + i, cy + x + j}, // 右－下－上

#define BottomRight1()              \
        do{                         \
            px = cx+x+i;            \
            py = cy+y+j;            \
            point.x = px;              \
            point.y = py;              \
            double dist = DISTANCE(); \
            coverage = fmax(0, fmin(1, 0.5 - fabs(dist - r)));\
        }while(0)


#define BottomRight2()              \
        do{                         \
            px = cx + y + i;         \
            py = cy + x + j;         \
            point.x = px;              \
            point.y = py;              \
            double dist = DISTANCE(); \
            coverage = fmax(0, fmin(1, 0.5 - fabs(dist - r)));\
        }while(0)


//{cx - x + i, cy + y + j}, // 左－下－下
//                        {cx - y + i, cy + x + j} // 左－下－上

#define BottomLeft1() \
        do{                         \
            px = cx -x + i;         \
            py = cy + y +j;         \
            point.x = px;              \
            point.y = py;              \
            double dist = DISTANCE(); \
            coverage = fmax(0, fmin(1, 0.5 - fabs(dist - r)));\
        }while(0)

#define BottomLeft2()           \
        do{                         \
            px = cx -y +i;         \
            py = cy + x +j;         \
            point.x = px;              \
            point.y = py;              \
            double dist = DISTANCE(); \
            coverage = fmax(0, fmin(1, 0.5 - fabs(dist - r)));\
        }while(0)   \


#define CONCAT(x,y) x ## y

#define CreateCorner(CornerType) \
        CONCAT(CornerType,1)();    \
        if(coverage>=0.30 && (!IsPointExistsInVector(circlePoints,point))){ \
            circlePoints.push_back(point);                    \
        }                                                                      \
        CONCAT(CornerType,2)();                                               \
        if(coverage>=0.30 && (!IsPointExistsInVector(circlePoints,point))){   \
            circlePoints.push_back(point);                                    \
        }


void GetRoundCornerPoints(int cx, int cy, int r, CircleCorner cornerType, vector<XPoint> &circlePoints){
    int x = 0, y = r;
    int d = 1 - r;
    int deltaE = 3, deltaSE = -2 * r + 5;

    while (x <= y) {
        // 处理当前点及其对称点
        for (int i = -1; i <= 1; i++) {
            for (int j = -1; j <= 1; j++) {

                int px,py;
                XPoint point;
                double coverage = 0.0;
                if(cornerType == TopLeft){
                    CreateCorner(TopLeft);
                }else if(cornerType == TopRight){
                    CreateCorner(TopRight);
                }else if(cornerType == BottomRight){
                    CreateCorner(BottomRight);
                }else if(cornerType == BottomLeft){
                    CreateCorner(BottomLeft);
                }
            }
        }

        // 更新决策变量
        if (d < 0) {
            d += deltaE;
            deltaE += 2;
            deltaSE += 2;
        } else {
            d += deltaSE;
            deltaE += 2;
            deltaSE += 4;
            y--;
        }
        x++;
    }
}

static Region CreateCircleRegion(int cx, int cy, int r) {
    vector<XPoint>   topLeftPoints;
    vector<XPoint>   topRightPoints;
    vector<XPoint>   bottomRightPoints;
    vector<XPoint>   bottomLeftPoints;

    GetRoundCornerPoints(cx,cy, r, TopLeft, topLeftPoints);
    GetRoundCornerPoints(cx,cy, r, TopRight, topRightPoints);
    GetRoundCornerPoints(cx,cy, r, BottomRight,  bottomRightPoints);
    GetRoundCornerPoints(cx,cy, r, BottomLeft, bottomLeftPoints);

    //左上角的四分之一圆，点按照x轴增大，y轴增大的方式排序
    std::sort(topLeftPoints.begin(),topLeftPoints.end(),[&](const XPoint &a,const XPoint &b){
        if(a.x == b.x){
            return a.y < b.y;
        }
        return a.x < b.x;
    });

    //右上角四分之一圆点，按照x轴增大，y轴减少的方式排序。
    std::sort(topRightPoints.begin(),topRightPoints.end(),[&](const XPoint &a, const XPoint &b){
        if(a.x == b.x){
            return a.y > b.y;
        }
        return a.x < b.x;
    });

    //右下角四分之上圆点，按照x轴减小，y轴增大方式排序
    std::sort(bottomRightPoints.begin(),bottomRightPoints.end(),[&](const XPoint &a, const XPoint &b){
        if(a.x == b.x){
            return a.y < b.y;
        }
        return a.x > b.x;
    });

    //左下角四分之一圆点，按照x轴减少，y轴减少排序
    std::sort(bottomLeftPoints.begin(), bottomLeftPoints.end(), [&](const XPoint &a, const XPoint &b){
        if(a.x == b.x){
            return a.y > b.y;
        }
        return a.x > b.x;
    });

    vector<XPoint> circlePoints;
    circlePoints.reserve(topLeftPoints.size() + topRightPoints.size() + bottomRightPoints.size() + bottomLeftPoints.size());
    std::copy(topLeftPoints.begin(),topLeftPoints.end(),std::back_inserter(circlePoints));
    std::copy(topRightPoints.begin(),topRightPoints.end(),std::back_inserter(circlePoints));
    std::copy(bottomRightPoints.begin(), bottomRightPoints.end(), std::back_inserter(circlePoints));
    std::copy(bottomLeftPoints.begin(), bottomLeftPoints.end(), std::back_inserter(circlePoints));

    return XPolygonRegion(circlePoints.data(), circlePoints.size(), EvenOddRule);
}

以上程序代码中的CreateCircleRegion就是创建一个圆形的区域。

结合DoPaint代码我们可以设置一个圆形区域，让文字只在这个圆形区域中显示，代码如下

void DoPaint(Display *display, Window window) {
    char line1[] = "line1 text in circle region";
    char line2[] = "Draw Text...";
    char line3[] = "这是一个示例，我们将使用xlib和Xft库来实现文本的渲染。";
    char line4[] = "line4 show the text,may be can't be seen";
    int screen = DefaultScreen(display);
    XftColor    xftColor;
    xftColor.color.alpha=0xffff;
    xftColor.color.red = 0xffff;
    xftColor.color.green = 0;
    xftColor.color.blue = 0;
    XftFont *font = XftFontOpenName(display, screen, "文泉驿微米黑-20");

    XftDraw *xftDraw = XftDrawCreate(display,window,DefaultVisual(display,screen),DefaultColormap(display,screen));
    Region region = CreateCircleRegion(100,100,80);

    XftDrawSetClip(xftDraw,region);

    XftDrawStringUtf8(xftDraw,&xftColor,font,30,50,reinterpret_cast<const FcChar8*>(line1),strlen(line1));
    XftDrawStringUtf8(xftDraw,&xftColor,font,30,80,reinterpret_cast<const FcChar8*>(line2),strlen(line2));
    XftDrawStringUtf8(xftDraw,&xftColor,font,30,120,reinterpret_cast<const FcChar8*>(line3),strlen(line3));
    XftDrawString8(xftDraw,&xftColor,font,30,150,reinterpret_cast<const FcChar8*>(line4),strlen(line4));
    XftFontClose(display,font);
    XDestroyRegion(region);
    XftDrawDestroy(xftDraw);
}

编译以上程序，这里我们用到了stl库，所以使用g++编译。运行结果示例如下：

在这里插入图片描述

通过结果我们可以看到只有在圆形区域的文字才被显示了出来。

xlib编程手册
09-10
4. 图形绘制：Xlib提供了一系列的绘图函数，如画线、填充区域、绘制文本等。理解坐标系统、颜色管理和图形状态是进行图形绘制的关键。 5. 剪贴板和选择：Xlib支持剪贴板操作，允许用户在应用程序之间复制和粘贴数据...
最新Xlib编程接口
07-28
#### 四、Xlib的主要功能 Xlib为X11客户端提供了一系列的API，使得开发者能够实现以下功能： - **窗口管理**：创建、销毁窗口，设置窗口属性，如大小、位置等。 - **事件处理**：处理用户的输入事件，如键盘按键、...
xlib笔记
多弗朗强哥的博客
07-16 679
无论是xlib还是qt，焦点都是窗口的属性之一，切换焦点意味着设置当前窗口焦点为false，设置新窗口焦点为true。事件是用于处理客户端和服务器之间的通信的。键盘事件、鼠标事件、窗口状态变更事件、窗口属性、剪切板，selection。
二、xlib事件
mxway的专栏
05-15 1025
在Xlib窗口系统中，窗口创建后可以接收鼠标点击、键盘输入、窗口位置和大小改变等操作，这些操作由X Server以事件形式处理。客户端程序通过XPending和XNextEvent等C语言函数查询和处理事件。XPending以非阻塞方式立即返回待处理事件的数量，而XNextEvent会阻塞程序直到有事件发生。示例程序展示了如何使用XSelectInput设置窗口接收的事件类型（如ExposureMask和KeyPressMask），并通过事件循环处理Expose和KeyPress事件。
三、xlib窗口图元
mxway的专栏
05-16 813
本文介绍了如何在xlib窗口系统中绘制文本和图形元素。本文使用最简洁的代码展示了如何在xlib窗口系统中渲染文本。使用Xft库绘制特效文字。在xlib窗口系统中如何绘制点线、矩形、弧形。以及如何在xlib窗口系统使用颜色对一些特定区域进行填充。
linux xlib函数手册,Xlib 学习笔记
weixin_33400388的博客
05-07 1552
Xlib学习笔记第一章1.2 X Window System概念display:由键盘，鼠标和一个或多个屏幕组成的一个工作站screen：一个display可以有多个screenserver-client模型：窗口管理器事件X扩展第二章 X概念x协议：请求消息回复消息：需要回复的请求比较浪费资源，需要等待网络传输事件：错误：缓冲：xlib会保存请求来使客户端持续运行不至于等待网络传输。引起发送缓...
XLib编程注意事项
Linux应用程序开发的博客
05-03 508
编程注意事项 主要的编程考虑事项是: X中的坐标和大小实际上是16位的量。这个决定是为了最小化给定性能级别所需的带宽。坐标通常在接口中声明为int。大于16位的值将被无声地截断。尺寸(宽度和高度)被声明为无符号量。 键盘是不同制造商工作站之间最大的变量。如果你想要你的程序是可移植的，你应该特别保守。 许多显示系统的离屏内存有限。如果可以，应该尽量减少使用Pixmap和缓存。 用户应该控制他的屏幕区...
七、xlib窗口渲染
mxway的专栏
05-18 1149
本文介绍了如何在X Window系统中使用XRender扩展渲染带有透明度的PNG图片。由于默认的24位颜色深度窗口无法正确处理PNG的alpha通道，导致图片显示为黑色背景。解决这一问题有两种方法：一是创建支持32位颜色的窗口，二是使用XRender扩展。XRender不仅支持透明度绘制，还能实现图片混合和渐变窗口等复杂效果。文章提供了使用XRender渲染PNG图片的代码示例，包括加载PNG文件、创建Pixmap和Picture对象，并通过XRenderComposite函数将图片绘制到窗口上。
Xlib基础图形编程
arag2009的学习专栏
01-17 9073
图形用户接口（GUI）编程-异步编程模式 不像我们通常的令人愉快的程序，一个GUI程序通常使用异步编程模式，也就是下面要介绍的"事件驱动编程"。这个"事件驱动编程"的意思是说程序通常都处于空闲状态，等待从X服务器发来的事件，等收到了事件，才根据事件做相应的事情。一个事件可能是"用户在屏幕某处x,y点击了鼠标左键"，或者是"你控制的窗口需要被重画"。因为程序要回应用户的请求，同时还需要刷新自己的请
42、Xlib 应用实用函数详解
最新发布
b0c1d2的博客
12-13 9
本文详细介绍了Xlib库中一系列实用函数的使用方法，涵盖键盘键位重绑定、永久内存分配、窗口几何信息解析与构建、区域操作、剪切缓冲区管理、视觉类型匹配以及图像创建与像素操作等内容。通过函数原型、参数说明和实际代码示例，帮助开发者深入理解X Window系统下应用程序开发的核心技术，并提供了流程图、错误处理建议和完整应用示例，全面提升开发效率与程序稳定性。
一. xlib 创建窗口
mxway的专栏
05-15 1382
本文介绍了如何在Linux操作系统下使用xlib创建GUI应用程序，并记录了将duilib移植到Linux下的过程。xlib是X Window System的C语言库，用于创建窗口、绘制图形和管理用户输入。文章详细讲解了如何使用xlib编写一个简单的图形应用程序，包括打开与X服务器的连接、创建窗口、处理事件以及销毁窗口等步骤。此外，还介绍了如何在Ubuntu系统下编译xlib程序，并对比了xlib与GTK、QT等现代界面框架的差异。
Xlib 编程手册
08-07
- **Window**: 是屏幕上的一个矩形区域，可以包含子窗口。 - **Pixmap**: 类似于窗口，但不显示在屏幕上，常用于后台绘图。 - **GC**: 控制在窗口或Pixmap上绘制的方式，如颜色、线型、字体等属性。 **二、窗口创建...
xlib program manual
10-16
3. **绘图操作**：讲解如何使用Xlib进行基本的绘图，如画线、填充区域、绘制文本等。`XDrawLine`、`XFillRectangle`和`XDrawString`等函数是其中的关键。 4. **事件处理**：Xlib的事件模型是其核心特性之一。手册会...
XLIB图形编程
02-21
- **暴露事件**：当窗口的一部分变得可见时，会触发暴露事件，这时客户端可以重新绘制这部分区域。 - **获得用户输入**： - **鼠标按钮点击和释放事件**：当用户按下或释放鼠标按钮时，会产生这类事件。 - **鼠标...
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03-26 9252
声明：本文只用于技术交流和学习使用，严禁用于任何其它用途，严禁转载。若因本文带来的任何麻烦，本人不承担任何连带责任。 一、ARP协议 关于arp协议作用就不再这里多说了，直接看下图 图1 上图来源于TCP-IP协议详解卷1的图4-3 图１中以太网目的地址，以太网源地址，发送端以太地址，发送端IP地址，目的以太网地址，目的IP地址这几个字段的含义很明显。主要看剩下几个字段的取值用途是什
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对C++ STL map和字典树在对关键字进行统计时运行时间，内存使用进行了对比和分析。同时分析了下map和字典树的应用场合。
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