什么是 Linux 的原生 GUI API？答案

【问题标题】：What is Linux’s native GUI API?什么是 Linux 的原生 GUI API？
【发布时间】：2012-09-24 21:23:32
【问题描述】：

Windows (Win32 API) 和 OS X (Cocoa) 都有自己的 API 来处理窗口、事件和其他操作系统内容。关于 Linux 的等价物是什么，我从来没有真正得到过明确的答案？

我听说有人说 GTK+，但 GTK+ 是跨平台的。怎么可能是原生的？

【问题讨论】：

Joni 是正确的：“在 Linux 中，图形用户界面不是操作系统的一部分……X Window System 为 [GUI 功能] 定义了一个网络协议。工具包库，如 Gtk+（使用由 Gnome）和 QT（由 KDE 使用）构建在 Xlib 之上。”
相反，大卫，这是一个很好的调查
我同意 - 我已经阅读了关于内核和 API 的两本圣经“Linux 编程 API”和“系统编程... Unix”，但我从未想过这个问题 :)答案很有趣。
Win32 API 也是跨平台的，如果你包含 Wine..
BTW Windows 有 WIN32/WIN64 子系统，它们在“Windows 外观 - 也就是 WIN32”等方面实现了很多相同的功能。这些子系统在 NT 内核之上运行。这些 API 是不同的。例如 C: 是 WIN32 的抽象，而不是 NT 内核的东西。某些窗口功能也是如此。 Windows 也有可用的 Unix 子系统（在某种程度上支持 X11）。

【解决方案1】：

在 Linux 中，图形用户界面不是操作系统的一部分。大多数 Linux 桌面上的图形用户界面是由名为 X Window System 的软件提供的，它定义了一种与设备无关的方式来处理屏幕、键盘和指针设备。

X Window 定义了一个用于通信的网络协议，任何知道如何“说出”这个协议的程序都可以使用它。有一个名为Xlib 的C 库可以更轻松地使用此协议，因此Xlib 是一种原生GUI API。 Xlib 不是访问 X Window 服务器的唯一方法。还有XCB。

使用构建在 Xlib 之上的工具包库，例如 GTK+（由 GNOME 使用）和 Qt（由 KDE 使用），因为它们更易于编程。例如，它们为您提供跨应用程序的一致外观和感觉，使拖放更容易使用，为现代桌面环境提供标准组件等等。

X 如何在内部绘制屏幕取决于实现。 X.org 有一个设备独立部分和一个设备相关部分。前者管理windows等屏幕资源，后者与显卡驱动通信，通常是内核模块。通信可能通过direct memory access 或通过system calls 与内核进行。驱动程序将命令翻译成卡上的硬件可以理解的形式。

从 2013 年开始，一个名为 Wayland 的新窗口系统开始可用，许多发行版都表示他们将在某个时候迁移到它，尽管仍然没有明确的时间表。该系统基于OpenGL/ES API，这意味着未来的OpenGL将成为Linux中的“原生GUI API”。将 GTK+ 和 QT 移植到 Wayland 的工作正在进行中，因此当前流行的应用程序和桌面系统将需要进行最小的更改。无法移植的应用程序将通过 X11 服务器得到支持，就像 OS X 通过 Xquartz 支持 X11 应用程序一样。 GTK+ 端口是expected to be finished within a year，而Qt 5 已经拥有完整的Wayland 支持。

更复杂的是，Ubuntu 宣布他们正在开发一个名为Mir 的新系统，因为他们认为 Wayland 存在问题。这个窗口系统也是基于 OpenGL/ES API。

【讨论】：

Windows 最初也只是一个运行在 DOS 之上的程序。
+1 @DavidHammen 我不确定这是否针对我，但你是 100% 正确的。我的术语并不完全准确。我应该说的是，它不是一个完整的操作系统，就像您通常认为的具有所有附加组件使其易于使用的操作系统，而是一个来自不同的供应商等。
@ChrisThompson - 嗯......也许我太老了，但我从来没有想过将 GUI 作为操作系统的核心部分。而且我从来没有想过没有 GUI 的操作系统只是“来自不同供应商的组件的集合体，等等”。但是，自从我对操作系统的构成形成了自己的看法后，也许事情已经发生了变化:)
@GeorgeHawkins 我没有做好解释工作。 GUI 绝对不是操作系统的核心部分，坦率地说，UI 也不是。当您查看 Ubuntu Linux 时，大多数人通常认为整个软件映像作为操作系统，包括安装时存在的每个功能。这包括 GNOME、Linux 内核、bash、X11 服务器、各种软件库（libc、pthread 等）等等，它们都可能来自不同的供应商。我不确定这是否有意义，但这就是我想要表达的想法。
除非答案是社区 wiki，否则我不会更改任何内容，除了改进语法/格式或添加链接。如果内容需要更正或更新，那是其声誉与内容绑定的人的责任。不过，我会帮助他们发表评论，以便他们意识到我认为需要更正或更新某些内容。

【解决方案2】：

Linux 是一个内核，而不是一个完整的操作系统。有不同的窗口系统和 gui 运行在 Linux 之上以提供窗口。通常X11 是 Linux 发行版使用的窗口系统。

【讨论】：

它们建立在它之上。 X11 是服务器，而 KDE、Gnome 等是桌面管理器，提供更高级别的 API、常见的窗口布局等。
X11 是实际的低层层，它处理所有这些东西并处理在屏幕上的绘制等（并与图形驱动程序通信）。 Gnome/KDE 然后控制 X11。这是关于它的高级别的，忽略了十亿零一个细节。
谢谢。还有一个问题：维基百科解释说 X11“创建了一个硬件抽象层，在其中编写软件以使用一组通用的命令，允许设备独立性和在任何实现 X 的计算机上重用程序。”我的问题是：为什么 X11 提供硬件交互 (HAL)，Linux 内核是否应该提供它并且 X11 在内核之上运行？换句话说，为什么 X11 应该在 Kernel 作为其代理的情况下访问硬件设备？
我认为在这种情况下，HAL 是一个错误使用的术语。他们真正的意思是 X11 提供了一种独立于系统的方式来显示窗口。有适用于 Darwin 的 X11 版本（Mac OS - 现在使用 Mountain Lion 实际上更复杂......）、MS Windows 和 Linux。
X11 是一种网络协议。抽象涉及在平台 A 上编写程序，这些程序可以通过一些网络设备在平台 B 上显示 X11 客户端（窗口、应用程序等）。您的应用程序可以在本地、远程、嵌套服务器、仅执行 VNC 的虚拟服务器等中运行。硬件抽象（在本地平台上）是此功能的副作用，但它也模糊了 X11 和内核（这是一般 Unix 系统上的硬件抽象）。

【解决方案3】：

Wayland 也值得一提，因为它通常被称为“未来的 X11 杀手”。

另请注意，Android 和其他一些移动操作系统虽然有 Linux 内核，但不包含 X11，因此从这个意义上说，X11 并不是所有 Linux 系统都原生的。

跨平台与原生无关。 Cocoa 也已通过GNUStep 移植到其他平台，但它仍然是 OS X / macOS 原生的。

【讨论】：

Wayland 的高层架构图与 X 相同，只是 X 图中的“Compositor”和“Server”在 Wayland 图中合并。缺少的是一个合理的解释，为什么这种集成不能用于 X。
好吧，我想说要改变一个 20 多年历史的代码库的基本设计并不容易。另请注意，X11 的另一个问题是它的大部分功能，例如字体渲染，现在都没有使用。此外，服务器和超级计算机仍然需要 X11，网络透明性太好了，不能放弃。
@gokcehan wayland 并没有忽略网络透明度，这是一个神话。它还没有实现，就像 Wayland 中的许多其他东西一样。 wayland.freedesktop.org/faq.html#heading_toc_j_8 blog.martin-graesslin.com/blog/2011/08/…等
+！提到Android缺乏X11。对于“x11 是原生 linux GUI”这一论点，Android 可能是最有说服力的反例。证明 Linux 可以拥有 x11 或 Android，因为它是“本机”GUI，向初学者表明 Linux 实际上只是一个内核，并不总是有 GUI。
“跨平台与原生无关”是一个很好的观点。在我多年移植跨平台的过程中，我经常使用这种模式。最值得注意的是，在 90 年代，我出售了一个框架，它允许您在底层使用 MFC 交叉编译编写到 Metrowerks PowerPlant 框架的代码。（在任何人嘲笑之前，一旦你低于宏，MFC 是相当合理的。）我也有多个移植工作，其中 Win32 或 Mac 工具箱 API 是我们编译的规范，并在其他平台上根据需要重新实现.

【解决方案4】：

严格来说，Linux 的 API 由它的系统调用组成。这些是用户模式（非内核）程序可以调用的所有内核函数。这是一个非常低级的接口，允许程序执行诸如打开和读取文件之类的操作。一般介绍请参见http://en.wikipedia.org/wiki/System_call。

一个真正的 Linux 系统也会有一个完整的其他软件“堆栈”在其上运行，以提供图形用户界面和其他功能。此堆栈的每个元素都将提供自己的 API。

【讨论】：

这个答案是在问题是“什么是 linux 的原生 API？”时写的。（从那时起，“GUI”已被插入问题中）。
对于现在这个不连贯的问题，这仍然是正确的答案，因为在 Linux 之上的任何系统，包括 GNU 和 X11，都不是“原生”的有意义的意义。

【解决方案5】：

为了帮助已经提到的内容，此博客对 Linux 图形堆栈进行了很好的概述：http://blog.mecheye.net/2012/06/the-linux-graphics-stack/

这解释了 X11/Wayland 等以及它们如何组合在一起。除了已经提到的内容之外，我认为值得添加一些关于可用于 Linux 中的图形的以下 API：

Mesa - “Mesa 有很多东西，但它提供的最有名的主要功能之一是它的 OpenGL 实现。它是 OpenGL API 的开源实现。”

Cairo - “cairo 是一个绘图库，既可由 Firefox 等应用程序直接使用，也可通过 GTK+ 等库用于绘制矢量形状。”

DRM (Direct Rendering Manager) - 我对此了解最少，但它基本上是内核驱动程序，可让您直接将图形写入帧缓冲区而无需通过 X

【讨论】：

habrahabr.ru/post/148954 - 如果有人需要，可以翻译该帖子（俄语）

【解决方案6】：

我想这个问题更像是“什么是 linux 的原生 GUI API”。

在大多数情况下，X（又名 X11）将用于：http://en.wikipedia.org/wiki/X_Window_System。

你可以找到API文档here

【讨论】：

【解决方案7】：

XWindows 可能是最接近“原生”的东西了 :)

【讨论】：

和x11一样吗？
但是如果你直接使用它，你会发现它并不完全是一个 GUI api... Linux 只是没有 1 个原生 GUI api。但是几乎所有这些 GUI API（至少是当今桌面 linux 上常见的那些）都运行在 X 之上。如果你今天开始使用普通的旧 X 编写应用程序，它在任何现代发行版上看起来都完全不合适，所以我会说原生 GUI 依赖于发行版 - gtk/gnome 用于 ubuntu，kde 用于其他。

【解决方案8】：

Linux 中最接近 Win32 的是 libc，因为您不仅提到了 UI，还提到了事件和“其他操作系统的东西”

【讨论】：

libc（C 标准库）是操作系统系统调用的接口。 Linux 上的后者（操作系统系统调用）大致转换为 Windows 上的 Win32。如果在某种程度上不使用 Win32 API，你就不能真正（或根本？）为当前版本的 Windows 编程，但是你可以在不使用各自编译器的标准 C 库的情况下为 Windows 和 Linux 编程，只需复制直接 -到系统调用代码。不推荐这样做，它会使您的代码完全无法移植到其他操作系统，但可以这样做。
UI 不是 libc 的一部分——只要您不认为 printf/scanf 之类的东西是 UI ...... libc 只是 C 标准库。它也不是操作系统系统调用的真正接口。它提供文件 i/o、内存管理、字符串处理等功能，并在内部使用系统调用。要自己进行像ioctl 这样的系统调用，您必须包含来自sys/ 的内容。
问题并不总是指定“GUI”。
也许你说的是Xlib而不是libc。

【解决方案9】：

Linux 内核图形操作在 /include/linux/fb.h 中作为 struct fb_ops。最终，这就是 X11、Wayland 或 DRM 等附加组件所引用的内容。由于这些操作仅适用于视频卡，而不是矢量或光栅硬拷贝或面向 tty 的终端设备，因此它们作为 GUI 的有用性是有限的；如果您不介意在必要时使用一些汇编程序绕过系统调用，那么您需要这些附加组件来获得图形输出并不完全正确。

【讨论】：

【解决方案10】：

GUI 是一种高级别的功能抽象，因此从 XOrg 服务器到 OpenGL 的几乎所有东西都是跨平台移植的，包括 Windows 平台。但是，如果您所说的 GUI API 是指 *nix 图形 API，那么您可能会在“直接渲染基础设施”周围徘徊。

【讨论】：

【解决方案11】：

韦兰

您可能听说过，wayland 是当今许多发行版的特色选择，因为它的协议比 X 更简单。

Wayland 工具包

wayland suggests 的工具包或 gui 库是：

QT 5
GTK+
迷幻剂
杂乱无章
英语

【讨论】：