Gui что такое в программировании
Что такое GUI и CLI
Когда вы переходите на Linux, то, читая статьи по теме или общаясь на форумах, часто сталкиваетесь с такими терминами, как GUI, CLI и реже TUI. В этой небольшой статье мы расскажем, что они означают, и разберёмся, в каком контексте эти аббревиатуры обычно встречаются.
Справедливости ради отметим, что термины GUI, CLI и TUI популярны не только в Linux-среде. Эти слова – часть общекомпьютерного жаргона, и их можно услышать в любых технических обсуждениях, а не только в тех, которые связаны с Linux.
GUI – графический интерфейс пользователя
GIMP: GUI-приложение для обработки изображений
В Linux возможность графически взаимодействовать с операционной системой предоставляется так называемой средой рабочего стола. Поверх неё можно пользоваться GUI-приложениями, такими как GIMP, VLC, Firefox, LibreOffice, файловый менеджер и т.д. для решения различных задач.
VLC: медиапроигрыватель с GUI
Именно GUI открыл мир компьютеров для обычных пользователей; без него информационные технологии оставались бы уделом гиков.
CLI – интерфейс командной строки
CLI (Command Line Interface) – это программа в командной строке, которая читает вводимые команды и выполняет запрошенные действия. В целом, любая программа, которой можно пользоваться через команды из терминала, попадает в эту категорию.
APT: пакетный менеджер с CLI в Debian-based дистрибутивах
У старых компьютеров не было мыши или других манипуляторов для управления операционной системой. Всё взаимодействие выполнялось через текстовый ввод и вывод, т.е. через CLI.
Если вам кажется, что это сложно, подумайте об ещё более древних вычислительных машинах, у которых не было даже экрана, на котором отображается набираемый текст. Ввод команд распечатывался принтером на бумаге. Лично мне ни разу в жизни не доводилось пользоваться таким компьютером. Ближайший аналог из того, с чем я имел дело – это схемы на микроконтроллерах, которыми я занимался во время учёбы.
Ушёл ли CLI в прошлое? Вовсе нет. У командной строки есть свои преимущества, особенно если речь идёт о настройке Linux на глубинном уровне: поднятии сетевого брандмауэра, организации локальной сети или даже управлении пакетами.
Со всеми этими вопросами можно разобраться и с помощью GUI-программ, но CLI даёт более прямой и прицельный доступ к операционной системе. В любом случае, работа GUI-приложений также основана на обращении к ОС с помощью команд (которые прописаны в их программном коде).
Многие известные утилиты с GUI представляют из себя графическую обёртку для инструментов CLI. Например Handbrake, популярный медиа-конвертер с открытым исходным кодом, является GUI-надстройкой над CLI-приложением ffmpeg.
Рабочее окно Handbrake
Конечно, пользоваться командной строкой сложнее, чем графическим интерфейсом. Однако не стоит переживать по этому поводу. Как правило, для решения повседневных задач достаточно графического управления Linux. Тем не менее, знание основных команд часто бывает весьма полезным.
TUI – текстовый пользовательский интерфейс
Этот термин встречается реже, чем первые два. TUI (Text User Interface) – это наполовину CLI и наполовину GUI. Непонятно, что это значит? Разберёмся поподробнее.
Как было сказано выше, работа со старыми компьютерами была целиком основана на CLI. Однако некоторый ограниченный спектр возможностей GUI можно имитировать и в текстовом терминале. Это и будет TUI: в отличие от интерфейса командной строки, в нём представлено больше виджетов и доступно управление как и с клавиатуры, так и с помощью мыши.
Links: терминальный браузер
TUI – это сокращение для text-based user interface (текстовый пользовательский интерфейс) или terminal user interface (терминальный пользовательский интерфейс). Слово «текстовый» в этом словосочетании означает, что всё показанное на экране, в сущности, представляет собой большой текст – набор символов, с помощью которого имитируются различные элементы управления, а слово «терминальный» – что обратиться к этому интерфейсу возможно только из терминала.
TUI-приложения не так популярны, как GUI и CLI, но примеров можно найти множество. Так, к этой категории относятся текстовые браузеры и текстовые игры.
Ещё один случай, когда TUI может встретиться – это если в процессе установки кодеков на Ubuntu необходимо принять EULA или сделать выбор из нескольких предложенных вариантов настройки. TUI сложнее в управлении, чем GUI и часто требует обучения, но пользоваться им всё-таки проще, чем командной строкой.
Выводы
Программы с TUI часто относят в категорию CLI, поскольку их интерфейс доступен только из текстовой консоли. Какого мнения на этот счёт будете придерживаться вы – выбор за вами. Надеюсь, вам понравилась эта статья и теперь вы знаете что такое GUI, CLI и TUI.
Универсальный GUI
Введение
В настоящее время любая современная мониторинговая система включает в себя прикладное программное обеспечение (ПО) для визуализации данных. Как правило, запуск этого ПО предполагает наличие рекомендуемой операционной системы (ОС), в большинстве своих случаев ОС компании Microsoft. Однако сейчас наблюдается тенденция использования кроссплатформенных средств для разработки ПО. В результате этого появляется возможность запуска готового программного продукта на разных ОС, включая и мобильные ОС.
Кроме того, в связи с бурным распространением интернета популярным направлением разработки ПО стала разработка веб-приложений или веб-сервисов. Веб-приложение является полезным дополнением к клиентской прикладной программе (приложению). Обычно веб-приложение даёт возможность удалённого использования мониторинговой системы. Это означает, что пользователь не привязан к месту расположения аппаратной части мониторинговой системы и может использовать её из любой точки мира, где есть рекомендуемое интернет-соединение. Важно заметить, что разработка веб-приложений в значительной степени отличается от разработки клиентских приложений и это в свою очередь создаёт некоторые проблемы. В частности, это проблема создания универсального графического интерфейса пользователя (GUI). Чтобы клиентское приложение и веб-приложение были реализованы в едином графическом стиле, необходимо приложить достаточно усилий как разработчику интерфейса клиентского приложения, так и разработчику интерфейса веб-приложения. В конечном счёте величина усилий одного или другого разработчика будет зависеть от того, интерфейс какого приложения будет задавать общий стиль.
Современные способы построения интерфейсов
Рассмотрим наиболее популярные в настоящий момент способы построения интерфейсов клиентских приложений на языке C++, как наиболее используемом для разработки ПО, для ОС Microsoft Windows (MS Windows) и ОС Linux. Главным средством разработки ПО для MS Windows является MS Visual Studio [1]. Эта интегрированная среда разработки (IDE) позволяет разрабатывать ПО на разных языках программирования, но основными языками, конечно, являются C++ и C#. Для разработки интерфейса приложения имеются два основных средства — Windows Forms (WinForms) и Windows Presentation Foundation (WPF). Большая часть существующих приложений для MS Windows разработана с использованием WinForms, однако с появлением более современных версий ОС (MS Windows 7, 8), система WPF становится более популярной. Кроме того, последние версии MS Visual Studio позволяют использовать язык разметки HTML5 для построения интерфейсов, близких по стилю к нативным веб-приложениям. Однако стоит заметить, что коммерческая лицензия MS Visual Studio является платной, как и лицензия MS Windows, что несомненно является недостатком для низкобюджетных проектах.
Если говорить о низкобюджетных проектах, то тут наиболее подходящим вариантом является ОС Linux. Помимо того, что большинство дистрибутивов этой ОС являются абсолютно бесплатными, в том числе и для коммерческого использования, также имеется ряд бесплатных средств для разработки качественного ПО для ОС Linux. Самым распространённым средством для разработки ПО на языке С++ является кроссплатформенный инструментарий Qt [2]. Важно подчеркнуть, что Qt позволяет разрабатывать приложения не только для ОС Linux, но и для MS Windows, Mac OS X, Android и других UNIX-подобных ОС. Разработчики Qt предлагают как бесплатную для коммерческого использования, так и платную лицензию с дополнительными возможностями. Но исходя из современной практики разработки ПО с помощью этого инструментария, бесплатной лицензии оказывается больше чем достаточно.
Если проводить аналогию с MS Visual Studio, то в Qt мы имеем IDE Qt Creator. Здесь альтернативой WinForms являются так называемые виджеты (Qt Widgets), а альтернатива для WPF — Qt Quick. Также в Qt Creator имеется возможность создания интерфейсов на основе HTML5. Но наиболее интересным модулем инструментария является встраиваемый веб-движок WebKit, который лежит в основе всех современных веб-браузеров. Подобный модуль имеется и в MS Visual Studio, но он имеет ряд ограничений, и тем более нас больше интересуют низкобюджетные средства, которые позволяют уменьшить издержки при создания программного продукта. Веб-движок — это ядро браузера, он отвечает за правильное отображения веб-страниц. Модуль Qt WebKit позволяет создавать интерфейс клиентского приложения с использованием техники разработки интерфейсов веб-приложений. В основе создания интерфейса веб-приложения лежит устоявшийся стек технологий. Он включает язык разметки HTML (HTML 4, 5), каскадные таблицы стилей (CSS 2, 3) и скриптовый язык JavaScript с богатым выбором дополнительных библиотек (каркасов). Отдельного внимания заслуживает тот факт, что скорость появления новых полезных каркасов для языка JavaScript стремительно растёт, а это делает разработку, насыщенных функционалом приложений, более быстрой и удобной.
Теперь решение проблемы создания универсального GUI лежит на поверхности, но это только на первый взгляд.
Традиционный способ: Qt WebKit + Qt-костыли
Рассмотрим традиционный способ создания универсального GUI с помощью модуля Qt WebKit на примере модуля визуализации данных системы акустического мониторинга, разрабатываемой в рамках кандидатской диссертационной работы [3]. Под системой акустического мониторинга подразумевается система, включающая аппаратную и программную части. Аппаратная часть системы состоит из сенсорной сети акустических датчиков, данные с которых обрабатываются на микроконтроллере и отправляются по какому-либо интерфейсу (UART, IEEE 802.X и др.) на персональный компьютер (ПК). Программная часть состоит из набора прикладных программ, работающих как на локальном ПК (клиентское ПО), так и на удалённом сервере (серверное ПО).
Традиционный метод подразумевает использование межпроцессного
Рис. 1. Традиционный метод реализации универсального GUI
взаимодействия по средствам встроенного механизма Qt. Здесь подразумевается взаимодействие между основной логикой клиентского приложения, изображённой на рис.1 как Обработчик данных, и GUI-элементом. Одним из недостатков такого подхода является то, что код для реализации GUI на языке JavaScript будет иметь специфические функции, которые будут актуальны только для клиентского Qt-приложения. Для серверного приложения, отвечающего за GUI, нужен будет другой, специфичный для серверной реализации, код. Например, в случае использования PHP-скрипта для реализации основной логики серверного приложения, понадобится реализация межпроцессного взаимодействия с помощью какой-либо другой технологии (AJAX или WebSocket). Отсюда следует ещё один недостаток, а именно использование дополнительного языка программирования для реализации основной логики серверного приложения и разработка нового алгоритма межпроцессного взаимодействия.
Более интересный подход: Qt WebKit + WebSocket
Для решения этих проблем предлагается новый метод, основанный на использования упомянутой выше технологии WebSocket. Суть метода заключается в том, чтобы унифицировать метод межпроцессного взаимодействия между основной логикой приложения и GUI, как на клиентской стороне, так и на серверной. В этом случае появляется возможность использования JavaScript кода для реализации универсального для обеих сторон GUI.
Рис. 2. Новый метод реализации универсального GUI
На рис. 2. видно, что теперь для межпроцессного взаимодействия, как для клиентской, так и для серверной части используется технология WebSocket. То есть теперь мы имеем один универсальный JavaScript код для разных приложений. В этом случае необходимым условием является серверное приложение, основная логика которого реализована с помощью Qt, на не совсем привычном для веб-разработчиков, языке C++. С одной стороны такой подход к реализации серверного приложения усложняет задачу для узкоспециализированного веб-разработчика. Но с другой стороны мы имеем универсальные части кода, которые позволяют нам сэкономить время на дублировании одних и тех по смыслу алгоритмов на разных языках. Важно также подчеркнуть, что для использования технологии WebSocket необходима дополнительная библиотека, которая имеется в интернете в свободном доступе или включается по умолчанию в более поздние версии Qt.
Рис. 3. Локальное (справа) и серверное (слева) приложения, запущенные на ОС Ubuntu 14.04
На рис. 3 приведён пример реализации нового метода создания универсального GUI для ОС Ubuntu 14.04. Как видно на рисунке, в конечном итоге мы получаем универсальный интерфейс, как для локального приложения, запущенного в качестве исполняемого файла ОС, так и для серверного приложения, запущенного в современном веб-браузере. Так как для разработки ПО используются кроссплатформенные инструменты, это позволяет говорить о простой переносимости программного продукта на другие ОС в будущем.
Что такое GUI
GUI расшифровывается как graphical user interface, что по-русски переводится как графический интерфейс пользователя. Главное отличие GUI-приложения от консольного заключается в способе взаимодействия пользователя с приложением.
В консольном приложении общение с пользователем осуществляется в последовательной манере. То есть грубо говоря:
И перескочить со 2-го пункта на 5-ый, если программой этого не было предусмотрено, при всем желании невозможно. Все очень строго.
В графическом же приложении появляются так называемые формы (или окна, кому как больше нравится), а с ними в придачу, всякие кнопки, поля для ввода, календари, таблицы и т.п.
И доступ ко всем эти объектам осуществляется в произвольном порядке. На программном уровне, достигается это за счет реализации так называемого цикла сообщений. Когда вы запускаете приложение (хотя бы тот же самый браузер), оно тут же начинает прослушивать какие сообщения ему посылает система.
Ясное дело, что сообщения эти не простые, а имеют строго установленную форму, например, когда вы двигаете мышкой, на каждый сдвиг отправляется сообщение WM_MOUSEMOVE, которое содержит информацию о позиции мыши, если вы куда-то кликаете отправляется сообщение WM_LBUTTONDOWN. Если вы нажимаете клавишу, то отправляется WM_KEYDOWN с кодом нажатой клавиши. И так далее.
Выглядит цикл сообщений на C примерно так:
Все эти события отправляются главному окну приложения, которое в свою очередь распределяет эти сообщения между своими кнопками, полями для ввода и т.д. (именуемые в простонародье контр`олами). По приходу сообщения тому или иному контролу, можно выполнить какой-нибудь код. Например, который отобразит какое-нибудь сообщение.
К счастью, в наши развитые времена, заботиться об обработки сообщений не надо. И чтобы добавить реакцию на какое-нибудь сообщение, надо просто добавить соответствующий метод и особым образом привязать его к контролу.
Создаем интерфейс для задачи
Необходимо: разработать интерфейс для задачи: “Студенты Иванов и Петров за время практики заработали определенную сумму. Кто из них заработал большую сумму? Определить средний заработок”.
Создаем проект
Выбираем Файл/Создать/Проект, затем Приложение Windows Forms, жмем Ok
Откроется редактор формы:
Добавляем поля для ввода
На форму надо чего-то добавить. По задаче у нас два параметра, значит придется добавить два поля для ввода. Откроем панель с элементами и для удобства зафиксируем ее с помощью пипки в верхнем правом углу.
Если у вас вдруг не видно панели с элементами, включите ее через пункт меню Вид/Панель элементов
Теперь добавим элементы на форму, нам потребуется два элемента вида TextBox (поля для ввода текста)
Чтобы было понятно чего в них вводить добавим подписи (элементы типа Label)
Но у этих подписей вместо текста написано label1 и label2, поменяем их свойства. У всех элементов типа Label есть свойство Text, которое определяет чего в них писать. Выделим label1 кликнув на него, он обведется пунктирной рамкой
в правом нижнем углу найдем панель свойств (если ее не видно нажмите F4). Среди множества свойств найдем то что называется Text и введем в него корректный текст.
Закончив вводить переключимся на форму, кликнув на нее, если все было сделано корректно текст label1 заменится на руб. заработал Петров
Повторим ту же процедуру для label2
Работаем с кнопкой
Теперь давайте добавим кнопку, и изменим размеры формы, а то что-то сильно много пустого места:
кнопка уже штука поинтереснее, давайте добавим ее какую-нибудь реакцию на щелчок. Выделим кнопку и щелкнем по ней два раза.
Нас перекинет в редактор кода, который будет выглядеть как-то так:
Мы только что создали обработчик события щелчка мыши по кнопке. В который можно добавить какую-нибудь реакцию на щелчок.
[Как работает обработчик]
Если вам не интересно как, смело пропускайте данный раздел =)
Что же тут произошло? А произошло тут создание функции (то есть Visual Studio за нас написала код, нам никто не мешает его ручками писать) с сигнатурой обработчика системного события. У функции два аргумента:
Далее студия привязала данную функцию к кнопке. Если смотреть через интерфейс (переключимся на форму нажав Shift+F7), то эта функция будет указана в качестве значения свойства Click в разделе Событий.
Если же смотреть еще глубже можно открыть, автогенерируемый файлик для формы Form1.Designer.cs
И если раскрыть узел Код автоматически созданный конструктором, то увидим сгенерированный код, который в явном виде описывает положение всех объектов на форме, а также привязанные к ним свойства. Приведу часть кода:
но ладно, вернемся к нашему обработчику.
Пишем обработчик
Если в какой-то момент времени вы потеряетесь среди файлов, то вы всегда можете дважды кликнуть на файл Form1.cs в обозревателе решений
а затем нажать F7 чтобы переключится непосредственно к коду формы.
И так, у нас там имеется код:
Нам по заданию надо будет вывести сообщение с решением задачи. Пока мы еще решатель не реализовали (точнее реализовывали, но еще сюда к новому коду не подцепили). А вот что-нибудь вывести уже можем. Правим обработчик:
Запустим приложение и проверим кнопку
Читаем значения из TextBox
Давайте теперь попробуем немного расширить функциональность, и будем выводить по нажатию на кнопки не простое сообщение а содержимое которое ввели в качестве зарплаты Петрова.
Переключимся на форму, нажав Shift+F7. Выберем первое поле для ввода.
Чтобы получить содержимое TextBox надо сначала узнать имя элемента. Заглянем в панель Свойств, и найдем там свойство (Name). Это и есть его имя. По умолчанию там стот textBox1, поменяем его на что-то более осознанное (txtPetrovSum):
Теперь мы сможем обратиться к элементу по этому имени. Давайте теперь еще и поменяем свойство Name у второго textBox2. Поменяем его на txtIvanovSum. По итогу будем иметь следующие названия у элементов:
переключимся обратно на код, нажмем F7, либо два раза щелкнем на кнопку.
Запускаем и проверяем:
Можно собрать какую-нибудь фразу:
Добавив “\n” мы сможем вывести текст в две строки. Получится:
Но это мы все в игрушки играемся, давайте все таки уже задачу решим
Подключаем старый код
Для лучше переносимости, рекомендую уже реализованное решение исходной задачи сначала декомпозировать, и тогда вам будет достаточно скопировать класс с логикой. Я это уже сделал с задачей про студентов еще пару статей назад, поэтому я возьму код класса Logic
и вставлю этот класс вместе со всем его содержимым после класса Form1 в файле Form1.cs. Вот что у меня получится:
Очень важно вставить код класса ПОСЛЕ класса Form1, иначе получите страшную ошибку:
Внедряем логику
правим наш обработчик клика на кнопку:
Запускаем и проверяем:
А! Нам же еще среднее арифметическое надо вывести:
Обработка ошибок
Может вы уже столкнулись с этим, но если запустить приложение, ничего не ввести и просто нажать кнопку, программа выдаст ошибку:
появление ее закономерно, программа пытается с помощью метода int.Parse преобразовать строку в число, но в строке пусто и преобразовывать нечего. Аналогичная ошибка появится если ввести буквы вместо цифр.
Наверное было бы здорово, просто проигнорировать нажатие кнопки с некорректными данными, для этого нам надо заставить программу не падать. Делается это не сильно сложно, путем добавления конструкции для перехвата ошибок, Именуется она try-catch, и выглядит так:
правда если просто вставить код в таком виде то он будет ругаться на переменные ivanovSum и petrovSum, после блока try/catch. Это происходит потому что переменные инициализируются внутри блока try, надо их вынести вовне. Придется указать тип явно.
Красота! Можно сообщение выдавать об ошибке (но лучше не надо):
Это в принципе должно хватить для выполнения первого задания в лабе 4.