c语言课程设计GTK+计算器的实现

目录

设计背景 (2)

GTK+简介 (2)

程序实现 (3)

界面的构建 (3)

窗口的实现 (3)

按钮的实现 (4)

输入框的实现 (5)

回调函数的实现 (5)

数字键 (6)

小数点 (6)

运算符 (7)

等号 (7)

清除键 (8)

退格键 (8)

键盘事件 (8)

心得体会 (10)

参考文献 (10)

设计背景

GTK+简介

GTK+一开始是作为流行的GNU图像处理程序GIMP的一部分产生的，逐渐成为功能强大最受欢迎的工具包之一，因为变成了一个独立的项目。它是一个函数库，提供了一组已经制作好的被称为构件的组件，可以通过简单易懂的函数调用把这些组件和应用程序逻辑组合在一起，从而极大的简化了GUI的创建。

GTK+使用自由的LGPL许可证，它完全是用C语言编写的，绝大多数GTK也是用C语言编写的，也有许多语言绑定可以在C++，Python，PHP，Java中使用它。

GTK本身是建立在一组其它函数库上的，例如他需要Glib提供底层数据结构、类型、线程支持、事件循环和动态加载。

Glib和GObject提供了一组数据类型、函数和宏的标准替代集来进行内存管理和处理常见任务，从而实现跨平台开发，意味着GTK+能够可靠的移植到其他平台和体系结构上。

Glib还定义了一些方便的常量：

#define FALSE 0

#define TRUE !FALSE

这些附加的数据类型基本上是标准C语言数据类型的代替，以及用于确保跨平台字节长度不变。

●gint、guint、gchar、guchar、glong、gulong、gfloat和gdouble是标准C

语言数据类型的简单代替

●gpointer与（void *）同义

●gboolean 用于表示布尔类型的值，它事对int的一个包装

●gint8、guint8、gint16、guint16、gint32和guint32是保证字节长度的有

符合和无符号类型

尽管GTK+是完全用C语言编写的，但是它通过GObjiect库支持对象和面向对象编程，这个库通过宏来支持对象继承和多态。为了方便起见，所有构件创建函数都返回一个GtkWidget类型。

程序实现

要实现本次课程设计要求，首先考虑的是将图形界面和回调函数分开来实现，图形界面通过窗口、按钮、盒、文本框等GTK+构件即可实现，而回调函数应该分开来考虑，可以用数字键回调函数、小数点回调函数、运算符回调函数、等号回调函数、记忆功能回调函数、退格键回调函数、键盘事件处理函数来实现，它们之间可以相互独立。

界面的构建

窗口的实现

我们可以通过GTK+ 来创建一个窗口：

#include

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

{

GtkWidger *window;

gtk_init(&argc,&argv);

window = gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);

gtk_window_set_default_size(GTK_WINDOW(window),250,300);

gtk_container_set_border_width(GTK_CONTAINER(window),10);

gtk_window_set_title(GTK_WINDOW(window),"计算器");

gtk_window_set_position(GTK_WINDOW(window),GTK_WIN_POS_CENTER);

g_signal_connect(G_OBJECT(window),"delete_event",G_CALLBACK(gtk_m ain_quit),NULL);

gtk_widger_show(window);

gtk_main();

return 0;

}

首先使用#include 来包含所必需的GTK+库和相关库的头文件，接着，声明window为一个指向GtkWidget的指针，必须在调用任何GTK+函数之前对其调用gtk_init函数进行初始化，将命令行参数argc和argv传递给它，给GTK+一个机会来解析它所需要的任何命令行参数。GtkWidget* gtk_window_new （GtkWindowType type）调用在内存中建立窗口，参数type根据窗口的目的有两种取值，GTK_WINDOW_TOPLEVELW为一个标准的有框架窗口，

GTK_WINDOW_POPUP可以创建一个实用于对话框的无框架窗口，使得将窗口实际显示在屏幕之前，可以在它里面放置构件，通过gtk_window_set_title可以设置窗口的标题，通过gtk_widow_setdefault_size可视设置窗口的大小，通过gtk_window_set_border_with则可以设置边框大小，通过gtk_window_set_position可以设置窗口的初始位置，要实际显示窗口，则需要调用gtk_widget_show；改函数只需一个GtkWidget指针，只需要将窗口的引用传给它。最后调用gtk_main，这个关键函数通过把控制权交给GTK+来启动交互过程，并且一直运行，直到gtk_main_quit才返回，它是GTK+的主事件循环，每一个GTK+程序都必须有，否则程序就没法运行，它在程序运行时等待来自外部用户发出的事件，如键盘事件鼠标移动等，GTK+将这些事件包装成信号，用户在根据信号的功能编写相应的回调函数来处理。代码最后返回FALSE,相当于整数0，使程序更具完整性和可读性。

按钮的实现

多数情况下，标签文本在GTK+编程中起到提示的作用，用gtk_label_new 函数可以直接创建一个便签文本，它的参数就是标签要显示的文本字符串，事实上创建带有标签的按钮时，按钮中就包含一个标签控件。用gtk_button_new 创建按钮后，就可以用gtk_box_pack_start函数排放到盒装容器中。

GTK+以信号和回调函数作为自己的事件和事件监听系统，非常容易使用，可用用函数指针来设置信号处理器。回调函数的原型通常为：

void a_callback_function（GtkWidget *widget, gpointer user_data）；传递的第一个参数是指向发出信号的构件的指针，第二个参数是但你连接回掉函数是自己选择的一个任意指针，可用于任何目的。连接回调函数只需要调用g_signal_connect，并传递如下几个参数：构件、信号名、回调函数指针和你的任意指针：

gulong g_signal_connect（gpointer *object, const gchar *name, GCallback func, gpointer user_data）；

连接回调函数没有任何限制，可以讲多个信号连接到同一个回调函数，也可以讲多个回调函数连接到同一信号。

GTK+通过容器构件这种灵活的布局系统来避免使用绝对坐标导致的GUI不一致，它可以用来在应用程序窗口中控制构件的布局，盒是一个不可见的的构件，它的工作就是包含其它的构件，并控制他们的布局，为了控制盒中的每个构件的大小，为他们指定的是规则而不是坐标，因为盒构件可以包含任何GtkWidget，而GtkBox本身就是一个GtkWidget，故可以嵌套盒构件创建复杂的布局。GtkBox有两个主要的子类，GtkHBox是一个单行的横向组装盒构件，GtkVBox是一个单列的的纵向组装盒构件，在创建盒构件时，需要指定两个参数，通过homogeneous和spacing来控制特定组装盒所有构件的布局，homogeneous是一个布尔值，如果被设置成TRUE，则强制盒中每个构件都占据

相同大小的空间，而不管每个构件的大小，spacing则以像素为单位设置构件的间距。

一旦创建好组装盒之后，就可以使用下面的函数来添加构件：

void gtk_box_pack_start (GtkBox *box, GtkWidget *child, gboolean expand, gboolean fill, guint padding);

void gtk_box_pack_end （GtkBox *box, GtkWidget *child， gboolean expand ， gboolean fill， guint padding）；

其中第一个是向GtkBox的右边和底部增加构件，而gtk_box_pack_end则向左边和顶部增加构件。它们的参数控制组装盒中每个构件的间距和格式：GtkBox *box 将被填充的组装盒

GtkWidget *child 将放入组装盒的构件

gboolean expand 如果为TRUE，则这个构件将填充与其他改标志也被设为TRUE的构件共享的所有可用空间

gboolean fill 如果为TRUE,则这个构件将填满分配给它的空间，而不是将它作为围绕它的边缘填充

guint padding 围绕在构件周围的以像素为单位的填充

GtkButton能派生出很多按钮构件，他们有着丰富的功能，通过创建不同类型的按钮，并把它按照界面设计装入盒容器中，即可构建好所需要的界面。

输入框的实现

GtkEntry是一个单行文本输入构件，常用于输入简单的文本信息，可以通过相应的API调用来设置和读取输入的文本，设置允许的最大字符数，以及设置设置其他一些属性来控制文本的定位和选择。要获取GtkEntry的内容，可以调用gtk_entry_get_text函数，它将返回GtkEntry内部的一个const char指针，如果想修改这个文本或把它传给一个可能修改的函数，就必须使用像strcpy这样的函数来复制这个字符串。可以通过_set_text、_appen_end_text、_modift_text函数来手工设置或修改它的内容，这些函数都使用const指针作为参数。

采用一个纵向盒装容器和多个横向盒装容器设计，另外在单行输入控件的阅读方向属性上用gtk_widget_set_direction设定为GTK_TEXT_DIR_RTL,即从右到左，使此控件的数字显示器更像一个计算器的显示屏。

回调函数的实现

在程序中多次用到stdli.h和glib中将字符串转换为浮点数和将浮点数转换为字符串的转换函数。在键盘处理程序中，用到gdk/gdkkeysyms.h中键值的宏定义，字符处理中用到string.h相关函数，故应该在头文件中包含这三个函

数。

数字键

0-9的功能是向计算器输入数字，通过记位和定位，最后显示出来，所以它们的回调函数是同一个，只是传递的参数不同而已。当有数字键按下时，如果超过计算机所能计算的范围，则返回，否则则通过gtk_button_get_laber函数获取所按下的键的标签，并通过g_strcat函数将此字符串转换为浮点数保存起来，以便进行运算。具体实现代码如下：

void on_num_clicked (GtkButton *button,gpointer data)

{

const gchar *num;

gint i;

if(count == MAX_ENTRY_NUMBER) return;//够6位数则不能再输入

count++;

num = gtk_button_get_label(GTK_BUTTON(button));//取数

g_strlcat(number,num,100);//保存

if(first)

nn = strtod(number,NULL);//数一

else

mm = strtod(number,NULL);//数二

gtk_entry_set_text(GTK_ENTRY(entry),number);

}

小数点

小数点的回调函数是比较特殊的，因为它在一个数字中只能出现一次，再按的话则应该不起作用，小数点输入之后应该对所输入的数字进行处理，使之成为浮点数，并且让后续数字也转换为相应的浮点数。

void on_dot_clicked (GtkButton *button,gpointer data)

{ //当小数点按下时

if(have_result)

clear_all();//全部清楚

if(have_dot == FALSE)

{

have_dot = TRUE;

g_strlcat(number,".",100);

gtk_entry_set_text(GTK_ENTRY(entry),number);

}

//如果有小数点则不输出

}

运算符

此次设计的计算器只能实现加减乘除四种运算功能，这四个运算按钮用了同一个回调函数，根据传递的参数设定当前的计算方法。我们可以用s来表示即将进行的运算，s=0是无运算符，s=1表示加法运算，s=2表示减法运算，s=3表示乘法运算，s=4表示除法运算，通过获取点击的按钮，通过开关语句即可实现相关计算，比如当我们是按下“+”，产生一个gpointer data=1的信号，此时执行以下语句，即可把s设置为1，并在entry上输出“+”：

switch(GPOINTER_TO_INT(data))

{

case 1://"+"

s = 1;

gtk_entry_set_text(GTK_ENTRY(entry),"+");

break;

}

等号

按钮的回调函数是根据当前的运算进行相应的运算，并将计算结果输出到输出控件中。当调用等号按钮回调函数on_eq_clicked时，我们可以通过获取s 的值即可进行相应的运算，再把结果通过g_ascii_dtostr装换为字符串从entry输出，如下：

switch（s）

{

case 1：

nn=nn+mm；

break；

…

}

g_ascii_dtostr(result,100,nn);

gtk_entry_set_text(GTK_ENTRY(entry),result);

清除键

功能是清除所有标记并将它们设为默认。即把记位，两个操作数，运算符标示全部置为0，把是否首次输入，是否有结果输出，前一个操作是否为运算符全部置为FALSE。

退格键

每按一次，从最后输入往前删一次，如果前一个输入是运算符的话，只需将运算符标识s置为0，若前面没有过输入，则返回，若前面输入为数字的话则把记位自减，并通过gtk_entry_get_text(GTK_ENTRY(entry))函数得到前面输入的字符，再把最后一个字符删除即可，如下：

count--;

str_in=gtk_entry_get_text(GTK_ENTRY(entry));

for(i=0;str_in[i]!='\0';i++)

number[i]=str_in[i];

number[i-1]='\0';

键盘事件

键盘事件处理的回调函数原型是:

gboolean on_widget_key_press_event(GtkWidget *event, gpointer user_data)

其中on_widget_key_press_event 是回调函数的名称，第一个参数widget是信号源，即接收key_press_event的控件，第二个event参数的类型是GdkEventkey，其中成员keyval就是捕获的按键的键值，在回调函数里可以这样获得键值俄vent->keyval,再用switch语句对不同按键进行处理, 其中的键值定义在/usr/include/gtk-2.0/gdk/gdkkeysyms.h文件里。

gboolean on_key_press_event (GtkWidget *widget,GdkEventKey *event, gpointer data)

{

switch(event->keyval)

{

case GDK_1:

on_key_num_press(1);

break;

case GDK_2:

on_key_num_press(2);

break;

…

}

}

对编写好的程序进行编译，输入：

$ gcc calc.c -o calc `pkg-config –cflags –libs gtk+-2.o`

当用以下命令运行程序时，就会弹出界面：

$ ./calc

点击按钮或直接用键盘即可输入数字,点击MS即可对当前的数进行保存，以便进行记忆运算：

再输入一个数字，点击M-，就可计算出记忆下来的数以当前数的差：

心得体会

本次课程设计做的是基于GTK+图形库的计算机，虽然之前对于它一点都不了解，但却是兴趣十足，因为我们日常生活中所用到的软件基本都是图形界面的，所以很好奇，一切都是从头学起，经过两个星期的奋战，最终得以实现。在此次设计中，使用了C语言和GTK+图形库进行开发，最终成果可以在装有GTK+运行环境的各种操作系统上运行，实现了标准型计算器上的四则运算功能，添加了捕捉键盘事件的功能，通过PC键盘的数字键盘也可以进行操作，此计算器还有存储功能，例如MS，M+，M-等等，实现了完整的标准型计算器的功能。

由于是首次尝试用图形库进行开发，过程中自然困难重重，好多东西都是从头学起，学习GTK+图形库的用法用了好多天，这样也让我学到了好多原来不懂的知识，比如键盘事件的处理等等，对C语言有了更深的理解。

从刚开始的一头雾水到后来整个程序实现的过程中，遇到了很多问题，经过不断上网搜索和查阅相关资料，最终得以解决，这就教会只要肯动手，肯花功夫，问题就会得到解决，更重要的是，要善于使用身边的东西，要冷静思考不浮躁，看到别人做好了自己没搞定也不能气馁，要坚持，要相信自我，最终就会成果了。

在这两周里，薛老师作为指导老师一直陪伴着我们，不厌其烦为我解决了不少问题，提供了很多很好的建议，在此要特别感想。

参考文献

[1] Neil Matthew / Richard Stones.Linux程序设计[M]北京：人民邮电出边社，2010

[2]宋国伟.GTK+2.0编程范例[M]北京：清华大学出版社，2002

[3] Stephen Prata /云巅工作室. C Primer Plus[M]：北京：人民邮电出版社，2005