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在 Linux 上使用 C# 运行 NoesisGUI（一个 WPF 竞争框架）的入门指南

Steffen Ploetz
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2018 年 3 月 15 日

CPOL

6分钟阅读

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本文将介绍如何在 Linux 上使用 MonoDevelop 和 C# 运行功能强大、特性丰富的 NoesisGUI（可能是 WPF 的最佳竞争者）的 -IntegrationSample-。

下载 MonoDevelop on Linux x86_64 的示例项目（源代码和预编译二进制文件）

引言

我对 C# 的富 GUI 框架非常感兴趣（请参阅我关于 Xlib、Athena、Motif、FWF 或 Roma Widget Set 的文章）。然而，自从 WPF 问世以来，很明显传统的控件集已经过时了。

要实现与 WPF 相当的功能，最强大且跨平台的 are Pango+Cairo，甚至更强大的 OpenGL。但是，基于 OpenGL 创建一个功能丰富的 GUI 框架是一项非常艰巨的任务（请参阅我关于 入门 和 OpenGL/OpenTK 的文章）。

最近，我偶然发现了 NoesisGUI，它也提供免费的 INDIE 版本（您只需保证年收入低于 100,000 欧元）。我立刻被它迷住了。

背景

NoesisGUI 被宣传为“基于 XAML 的跨平台游戏 UI 中间件”，但它也可以拥有严肃桌面应用程序的外观和感觉。不幸的是，下载的 NoesisGUI-ManagedSDK-2.0.2f1.zip 中的任何示例，或者 NoesisGUI 主页 上的示例，都未针对 Linux 进行准备。

本文提供了一个可在 Linux 上直接运行的 C# 项目，该项目使用 MonoDevelop 5.10 在 openSuse Leap 42.1 64位上创建。但我相信，让这个项目在稍旧或稍新的 Linux 版本以及不同发行版上运行也会很容易。

该项目提供了针对 Linux 及其依赖项的 NoesisGUI IntegrationSample 重构版本：

当使用 NoesisStyle.xaml 时，NoesisGUI IntegrationSample 的外观如下：

或者，安装包中包含 SimpleStyle.xaml 样式，外观如下：

以及 WindowsStyle.xaml 样式，外观如下：

提示：不要忘记将样式文件包含在编译目标中。

实现基于 GLUT。虽然 GLUT 库已被废弃，但 FreeGLUT 实现仍在维护中。

本入门教程将不讨论 GLUT 的缺点（例如，无法控制主循环，无法访问显示指针等）或“最新”OpenGL 包装器（如 GLFW）的优点。它将仅展示如何避免陷阱并使 NoesisGUI IntegrationSample 在 Linux 上运行。

Using the Code

下载的 NoesisGUI-ManagedSDK-2.0.2f1.zip 包含，除其他外：

  • 各种平台的库二进制文件（见图）
  • 托管包装器 DLL，以及
  • NoesisGUI IntegrationSample 的 Windows C# 版本，位于 Src/Samples/GL

Bin/Linux_x86_64/libNoesis.so、Bin/NoesisManaged.dll 和 Src/Samples/GL/* 文件 是本文项目的基本组成部分。

注意：几乎每天都会提供新/更新的 NoesisGUI-ManagedSDK 可供下载，其中包含重大更改。

本文基于 NoesisGUI-ManagedSDK-2.0.2f1.zip。

C# 项目

本文提供了两个项目：NoesisGUI-GLUTWrapperLib 和 NoesisGUI-IntegrationSample。

NoesisGUI-GLUTWrapperLib 项目将 C++ 粘合代码编译为动态库 libGLUTErapper.so，用于 GLUT 调用。

NoesisGUI-IntegrationSample 项目将 NoesisGUI IntegrationSample 编译到 MONO/.NET 4.5 框架。这些文件包括：

  • libNoesis.so，包含 NoesisGUI 框架
  • libGLUTWrapper.so，包含来自 NoesisGUI-GLUTWrapperLib 项目的 GLUT 调用的粘合代码
  • libGLUTWrapper.cs，包含 libGLUTWrapper.so 调用的托管包装器，或者基于 OpenGL.cs 的完全托管的 GLUT 调用粘合代码
  • GLUTWrapper.cs，包含方便的应用程序创建的协议和方法，基于 libGLUTWrapper.cs
  • OpenGL.cs，包含 GLUT、GLU、GL、libX11 和 llibc API 协议，用于从托管代码调用这些库，以及
  • Program.cs，包含应用程序代码，基于 GLUTWrapper.cs 和 OpenGL.cs

可以轻松地在 libGLUTWrapper.cs 的行为之间切换，在 libGLUTWrapper.so 调用和基于 OpenGL.cs 的完全托管的 GLUT 调用粘合代码之间切换。在文件顶部，您会找到这三行：

// If USE_FULLY_MANAGED is unset, libGLUTWrapper.cs works as an managed wrapper for libGLUTWrapper.so.
// If USE_FULLY_MANAGED is set, libGLUTWrapper.cs works completely managed based on OpenGL.cs.
#define USE_FULLY_MANAGED

消息处理问题

Noesis 提供的 NoesisGUI IntegrationSample 的 Windows C# 版本在 Src/Samples/GL/GLUTWrapper/GLUTWrapper.cpp 中包含 C++ 粘合代码用于 GLUT 调用。在我的环境中，这段 C++ 粘合代码负责：

  • combobox 的下拉列表仅通过强制重绘（例如，窗口大小更改）来显示，以及
  • 应用程序在两到三次此类 combobox 操作后挂起。

这就是为什么我将 C++ 代码转移到类 libGLUTWrapper 中的完全托管的替代 C# 代码中，并且 NoesisGUI IntegrationSample 可以正常运行。

唯一无法转移的是：调用 C 运行时函数 atexit()。

但是，通过使用 FreeGLUT 而不是 GLUT，调用以下代码会更好：

GLUT.SetOption(FreeGLUT.GLUT_ACTION_ON_WINDOW_CLOSE, FreeGLUT.GLUT_ACTION_CONTINUE_EXECUTION);

并在退出后进行清理

GLUT.MainLoop();

而不是调用 atexit()。

IntegrationSample 在退出 GLUT.MainLoop() 后不需要清理，但如果您的应用程序需要，可以使用 FreeGLUT 相对于 GLUT 提供的额外可能性。

以下是 libGLUTWrapper 类中受影响的方法（请参阅注释块）：

/// <summary>
/// Register all callbacks and run the GL message loop.
/// </summary>
internal static void GLUT_Run()
{
    GLUT.DisplayFunc(GLUT_Display);
    GLUT.ReshapeFunc(GLUT_Resize);
    GLUT.MouseFunc(GLUT_MouseButton);
    GLUT.MotionFunc(GLUT_MouseMove);
    GLUT.PassiveMotionFunc(GLUT_MouseMove);
    GLUT.KeyboardFunc(GLUT_KeyboardDown);
    GLUT.KeyboardUpFunc(GLUT_KeyboardUp);
    GLUT.SpecialFunc(GLUT_KeyboardSpecialDown);
    GLUT.SpecialUpFunc(GLUT_KeyboardSpecialUp);

    // ==== Register an exit proc only from native code (never from managed code)! ====
    // The purpose of an exit proc is to clean up/free resources directly before the
    // library is unloaded. To avoid concurrency issues or unexpected behavior, it must
    // be guaranteed that NO other threads may still access the resources to free by
    // now. And this can not be guaranteed for managed code.
    // atexit(new ExitProcDelegate(GLUT_Close));

    GLUT.MainLoop();
}

输入法问题

我是德国人。德语有 umlaut 字符。

  • 我无法在 NoesisGUI IntegrationSample 原始示例代码的文本框中输入任何 umlaut 字符。
  • 注册到 FreeGLUT 的按键按下/弹起回调没有接收到 umlaut 字符。

这是因为 NoesisGUI 和 FreeGLUT 目前不能按预期/要求处理 Unicode 字符（有关详细信息，请参阅 使用 X11 Display 获取 UTF-8 输入）。

对于 FreeGLUT，代码是开源的——我们可以看一看：

...

/* Check for the ASCII/KeySym codes associated with the event: */
len = XLookupString(&event.xkey, asciiCode, sizeof(asciiCode),
                    &keySym, &composeStatus);

/* GLUT API tells us to have two separate callbacks... */
if (len > 0)
{
    /* ...one for the ASCII translatable keypresses... */
    if (keyboard_cb)
    {
        fgSetWindow( window );
        fgState.Modifiers = fgPlatformGetModifiers( event.xkey.state );
        keyboard_cb(asciiCode[ 0 ],
                    event.xkey.x, event.xkey.y);
        fgState.Modifiers = INVALID_MODIFIERS;
    }
}
else

...

由于没有 XOpenIM()、XGetIMValues()、XCreateIC()、XSetICFocus() 和 Xutf8LookupString() 调用，而我的环境的区域设置为 de_DE.UTF-8，因此使用 XLookupString() 调用时，UTF-8 键码被**错误处理**了。

为了避免此陷阱，我在应用程序的 MainClass 的 Run() 方法中检查并调整了区域设置，以适应 NoesisGUI 和 FreeGLUT 的按键处理，因为 NoesisGUI 和 FreeGLUT 的按键处理无法根据区域设置进行调整。

private void Run(string[] args)
{
    // Check the locale of the runtime library and - if necessary - adjust it.
    sbyte[] requestedLocale  = C.StringToSByteArray("");
    IntPtr  currentLocale    = C.setlocale((int)C.LocaleCategory.LC_ALL, requestedLocale);
    // Report unset locale.
    if (currentLocale == IntPtr.Zero)
    {
        // Report unsupported C-language translation.
        Console.WriteLine("The c runtime library localization is currently not supported. " +
            "This might result in unexpected key code to character translation.");
    }
    else
    {
        String localeString = currentLocale != IntPtr.Zero ?
           System.Runtime.InteropServices.Marshal.PtrToStringAuto (currentLocale) : "";
        // Report not configured C-language translation.
        if (string.IsNullOrEmpty(localeString))
            Console.WriteLine("The c runtime library locale is currently not configured. This " +
                "might result in unexpected key code to character translation.");
        // Report minimal environment for C-language translation.
        else if (localeString == "C" || localeString == "POSIX")
            Console.WriteLine("The c runtime library locale is currently configured as '" +
                currentLocale +
                "'. This might result in unexpected key code to character translation.");

        if (localeString == "de_DE.UTF-8")
        {
            requestedLocale = C.StringToSByteArray("de_DE");
            currentLocale   = C.setlocale((int)C.LocaleCategory.LC_ALL, requestedLocale);
            localeString    = currentLocale != IntPtr.Zero ?
                System.Runtime.InteropServices.Marshal.PtrToStringAuto (currentLocale) : "";
        }
    }

    if (!X11.XSupportsLocale())
    {
        Console.WriteLine("The X11 runtime library localization is currently not supported. " +
            "This might result in unexpected key code to character translation.");
    }
    else
    {
        sbyte[] requestedModifier  = new sbyte[] {(sbyte)'\0'};
        IntPtr currentModifier = X11.XSetLocaleModifiers(requestedModifier);

        if (currentModifier == IntPtr.Zero)
        {
            // Report unset X11-language translation.
            Console.WriteLine("The X11 runtime library locale modifier for the XIM is currently" +
                " not set. This might result in unexpected key code to character translation.");
        }
        else
        {
            String modifierString = (currentModifier != IntPtr.Zero ?
                System.Runtime.InteropServices.Marshal.PtrToStringAuto(currentModifier) : "");
            // Report unset X11-language translation.
            if (string.IsNullOrEmpty(modifierString))
                Console.WriteLine("The X11 runtime library locale modifier for the XIM is currently" +
                    " not set. This might result in unexpected key code to character translation.");
            // Report non-standard environment for X11-language translation.
            else if (modifierString != "@im=local")
                Console.WriteLine("The X11 runtime library locale modifier for the XIM is currently" +
                    " not set. This might result in unexpected key code to character translation.");
        }
    }

    // ==========================================================================
    // Internationalization issues must be completed before any GLUT, GLU or GL
    // Initialization starts.
    // ==========================================================================

    GLUT.Init(args.Length, args);

    ...

本质上，我将区域设置从 de_DE.UTF-8 改为 de_DE，这将支持的按键码范围从 UTF-8 切换到 ISO-8859-1。我相信，这种方法也可以应用于其他语言。一个示例：

  • 使用 de_DE.UTF-8 时，umlaut 'ö' 被处理成**错误的键码** 195 - 结果是字母 'Ã'。
  • 使用 de_DE 时，umlaut 'ö' 被处理成**正确的键码** 246 - 结果是字母 'ö'。

通过这些更改，NoesisGUI IntegrationSample 使用 NoesisStyle.xaml 样式可以正常工作。

SimpleStyle.xaml 和 WindowsStyle.xaml 样式使用备用字体（目前我还没有弄清楚它是在哪里配置的），该字体不提供 umlaut 的字形（而 NoesisStyle.xaml 样式使用 Roboto 字体）。

我解决这个问题所做的就是，在 *.xml 样式文件的最后一个 ColorBrush 定义之后，添加一个非常小的 ContentControl 样式，例如：

<SolidColorBrush x:Key="WindowBackgroundBrush" Color="#FFF"/>

<Style x:Key="RootContainerStyle" TargetType="{x:Type ContentControl}">
    <Setter Property="FontFamily" Value="Fonts/#Roboto"/>
    <Setter Property="FontSize" Value="12"/>
    <Setter Property="FontStyle" Value="Normal"/>
    <Setter Property="FontWeight" Value="Normal"/>
</Style>

因此，调整后的 WindowsStyle.xaml 样式结果如下：

提示：不要忘记将字体文件包含在编译目标中。

关注点

看来我终于找到了一个现代的（基于 XAML 且支持 3D/加速图形）跨平台 GUI 框架。我会关注它，很可能会深入研究 NoesisGUI 的可能性。

历史

  • 2018 年 3 月 15 日：初始版本
  • 2018 年 3 月 18 日：为替代样式添加了截图，并添加了关于样式使用的字体的信息。
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