Кроссплатформенное программирование для Linux


Времена безраздельного господства операционных систем Windows для домашних компьютеров и корпоративных рабочих станций подходят к концу. Все большее число рядовых компьютеров работает под управлением других операционных систем. Среди них по праву выделяется операционная система Linux, сочетающая в себе открытость и хорошие возможности настройки.
В этих условиях, когда бывает необходимо разрабатывать программное обеспечение с одними функциями сразу для нескольких операционных систем, программистам была бы весьма полезна среда разработки, позволяющая делать это по возможности с наименьшими затратами. Оставим в стороне споры о причинах и следствиях, о пользе или вреде такого развития ситуации и займемся техническим вопросом, связанным с тематикой данной книги — как взаимодействует Delphi 7 и Linux.
В этом месте читатель может заподозрить авторов в некомпетентности — ведь существует вполне самостоятельный программный продукт Kylix, который и предназначен для разработки программ для Linux. Да, Delphi и Kylix очень схожи, но каждый из них работает в своей операционной системе и о переносе программ не может быть и речи.
Однако Delphi 7 действительно позволяет писать программы для Linux.
Дело в том, что теперь разработчик, использующий Delphi 7, может создавать приложения, исходный код которых будет компилироваться без каких-либо дополнительных усилий не только в Delphi для Windows, но и в Kylix для Linux.
Для этого необходимо только лишь выбрать в Delphi соответствующий тип проекта и затем написать приложение. При этом разработчику будут доступны многие компоненты Палитры компонентов и соответственно возможности визуального программирования, чем всегда славилась Delphi.
Казалось бы, в переносимости кода широко распространенного и стандартизированного языка программирования нет ничего необычного и новаторского. Ведь можно же писать программы на ANSI С и компилировать их где угодно, так почему такая возможность для Pascal должна вызывать какие-либо эмоции? Несомненное преимущество кроссплатформенного программирования в Delphi заключается в том, что для совместного использования доступны не только обычные конструкции и операторы языка программирования, но и множество высокоуровневых компонентов для визуального программирования.
Кроссплатформенная разработка приложений в Delphi стала возможной благодаря созданию специального варианта библиотеки VCL, которая называется Component Library for Cross Platform (CLX). В основе CLX лежит иерархия специально созданных базовых классов, обеспечивающих работоспособность визуальных компонентов — потомков сразу в двух операционных системах. Конечно, набор компонентов CLX не столь богат по сравнению с нынешним разнообразием "супермаркета" VCL, однако вполне сравним с Палитрой компонентов Delphi или Delphi 2. А в те далекие времена при помощи Delphi разработчики создавали полный спектр программных продуктов и не слишком жаловались на скудость выбора компонентов.
Конечно же, серьезное кроссплатформенное программирование, включающее, например, взаимодействие с памятью, обработку процессов с учетом их приоритетов и т. д., потребует скрупулезной и вдумчивой работы. Но это неизбежно — совмещение возможностей двух операционных систем в одной программе — дело нелегкое, и проблема здесь не столько в недостатках среды разработки, сколько в сложности самой задачи. Попробуйте, например, написать кроссплатформенную программу, имеющую функции работы с файлами. Даже в этой простой и необходимой задаче вас ждут достаточно серьезные проблемы — файловые системы Windows и Linux трудно назвать идентичными.
В такой ситуации тем более ценно, что Delphi берет на себя все заботы по созданию интерфейса кроссплатформенной программы.
В этой главе рассматриваются следующие вопросы:

  •  состав стандартного проекта CLX и кроссплатформенные элементы Репозитория;
  •  CLX — библиотека компонентов кроссплатформенного программирования;
  •  иерархия классов CLX, общие свойства и методы компонентов, их отличия от компонентов VCL;
  •  особенности кроссплатформенного программирования Windows — Linux; 
  •  дополнительные возможности кроссплатформенных приложений.

 
Проект CLX
Создание кроссплатформенного приложения в Delphi требует выполнения абсолютно стандартных действий. Достаточно создать новый проект, выбрав для этого в Репозитории пункт CLX Application.
На первый взгляд новый проект ничем не отличается от обычного, но это не так. Да и среда разработки тоже претерпела некоторые изменения. В Палитре компонентов теперь представлены компоненты из библиотеки CLX, той самой, которую использует Kylix. Да и немногочисленные изменения в составе проекта также связаны с необходимостью совмещения с Kylix.
Проект CLX отличается от обычного типом файла, содержащего информацию о форме. Если в обычном проекте файл формы имеет расширение dfm, то в проекте CLX это файл с расширением xfm, одинаково понятный и для Delphi, и для Kylix, так так и те и другие файлы являются обычными текстовыми файлами и сведения о форме представлены в них в текстовом виде. Примерно то же самое вы видите, просматривая форму в текстовом представлении в окне Редактора Delphi (команда View as Text из всплывающего меню формы).
Обратите внимание, что форма и модуль CLX связываются при помощи директивы {$R *.xfm}.
Кроме этого, в проектах Delphi и Kylix различаются расширения файла опций проекта (в Delphi — dof, в Kylix — kof). Однако это не принципиальная проблема и при отсутствии такого файла среда разработки создаст новый с настройками по умолчанию. Таким образом, всегда можно придумать как минимум несколько способов перенести текстовое содержимое файла настроек проекта.
Теперь рассмотрим сгенерированный Delphi исходный код проекта — это даст нам несколько интересных наблюдений. По синтаксису и основным элементам исходный код не отличается от стандартного. Файл проекта содержит список модулей и секцию begin, .end. Файл модуля также обычен, за исключением списка используемых модулей в секции uses.
Выше мы говорили о библиотеке компонентов CLX и ее роли в кроссплатформенной разработке. И модули с непривычными названиями QControis, QForms и др. как раз содержат базовые классы библиотеки CLX.
В остальном проект CLX подобен стандартному проекту Delphi и в нем можно использовать весь инструментарий среды разработки и приемы визуального программирования.
В подтверждение сказанного при помощи нескольких изменений в проекте VCL мы можем легко преобразовать проект VCL в CLX и обратно. Для этого понадобится любой текстовый редактор. И конечно проект не должен содержать компонентов, которые не входят в состав библиотеки CLX.
1. В файле проекта в секции uses изменим ссылку на модуль Forms на QForms.
2. В файлах модулей заменим ссылки на модули VCL на модули CLX. Например, секция uses может выглядеть так:
uses SysUtils, Types, Classes, QGraphics, QControls, QForms;
3. В файлах модулей заменим директиву {$R *.dfm} на {$R *.xfm}.
4. В файлах форм заменим расширение dfm на xfm.
Сохранив сделанные изменения и открыв проект в среде разработки, вы убедитесь, что Delphi приняла его за проект CLX, изменила соответствующим образом Палитру компонентов и с готовностью компилирует его.
Что же касается непосредственно кода кроссплатформенного приложения для Linux, то основные принципы его создания рассматриваются ниже в этой главе.
При необходимости разработчик может добавлять к проекту новые шаблоны, используя для этого Репозиторий. При этом в Репозитории доступны только те шаблоны, которые можно использовать в проекте CLX (например, форма, модуль или модуль данных). Отсутствуют шаблоны, использование которых в Linux невозможно или поддержку которых не обеспечивает библиотека CLX (например, шаблон однодокументного приложения или шаблоны печатных форм Quick Report).
 
Объектная концепция кроссплатформенного программирования
Программирование в Delphi подразумевает использование тех или иных классов, будь то формы, невизуальные компоненты или списки. Концепция кроссплатформенного программирования в рамках одной среды разработки имеет в виду наличие общего ядра, обеспечивающего функционирование зависимой от операционной системы программной надстройки. В Delphi таким ядром стала библиотека времени выполнения (RunTime Library — RTL), с использованием классов которой созданы библиотеки компонентов VCL и CLX.
В соответствии с этим для обеспечения кроссплатформенной разработки в исходные коды базовых классов Delphi были внесены изменения. Общим ядром библиотек компонентов VCL и CLX является иерархия классов TObject — TFersistent — TComponent, которые входят в состав RTL. Это позволяет среде разработки легко интегрировать кроссплатформенные проекты и работать со стандартными проектами для Windows.
Расхождения двух ветвей начинаются с класса TControl, который обеспечивает функциональность всех визуальных компонентов. Начиная с этого
класса и далее, библиотеки компонентов имеют собственные исходные коды. Многие модули CLX имеют названия, аналогичные модулям VCL, но с добавлением первой буквы Q, например QControls.pas.
В библиотеке VCL классы TControl и Twincontrol являются предками всех компонентов, которые должны уметь отображать себя на экране при помощи графических средств операционной системы. В библиотеке CLX аналогичную задачу выполняют классы TControl и TWidgetControl. Они обеспечивают работоспособность компонентов-потомков в качестве экранных объектов widget.
Большинство свойств и методов классов Twincontrol и TWidgetControl совпадают. Однако есть и различия, вызванные особенностями графических интерфейсов операционных систем Windows и Linux.
Более подробные сведения о функциональности перечисленных классов VCL и RTL содержатся в гл. 2.
Для обеспечения работоспособности кроссплатформенных классов CLX применяется динамическая библиотека Qt. Для использования ее методов в классах CLX в составе Delphi имеется заголовочный файл Qt.pas. При создании объекта CLX конструктором create в исходном коде или переносом компонента на форму автоматически создается специальный объект — widget. Widget связан с объектом CLX, обеспечивает взаимодействие объекта CLX с операционной системой и уничтожается вместе с ним.
Однако widget может быть создан и напрямую. Такая ситуация может возникнуть, к примеру, при создании собственных компонентов. Для этого применяется функция QWidget_Create динамической библиотеки Qt. В этом случае widget не привязан к объекту CLX и, соответственно, не уничтожается вместе с ним.
 
Библиотека компонентов CLX
Безусловно, библиотека компонентов CLX более бедна по сравнению с VCL. Тем не менее, ее компоненты позволяют создавать полноценные приложения. В целом состав компонентов CLX напоминает Палитру компонентов ранних версий Delphi. Библиотека CLX загружается в Палитру компонентов при открытии существующего или создании нового проекта CLX.
Все компоненты CLX, имеющие аналоги в VCL, а таких большинство, имеют те же имена, что и компоненты VCL. Так как при переносе компонентов из Палитры компонентов на форму соответствующие модули подключаются в проект автоматически, никаких проблем с двойным наименованием не возникает.
Исходные модули библиотеки CLX содержаться в папке \Delphi7\Source \С1х.
Первые три страницы Палитры компонентов (Standard, Additional, Common Controls), а также страница Dialogs содержат визуальные и невизуальные компоненты для конструирования пользовательского интерфейса приложения.
Примечание 
Из-за некоторых различий стандартов пользовательского интерфейса Windows и Linux часть визуальных компонентов CLX имеют несвойственные для Windows дополнительные функции. Отличия в стандартных свойствах и методах описываются ниже.
Большинство компонентов на этих страницах хорошо знакомы разработчикам (правда, некоторые из них перекочевали из других страниц VCL — например TTimer и TSpinEdit). Однако существуют некоторые новинки. Это компоненты TLCDNumber, TTextviewer и TTextBrowser. Их краткая аннотация представлена в табл. 4.1.
Таблица 4.1. Уникальные визуальные компоненты CLX


Компонент 

Страница  Палитры компонентов

Описание

TLCDNumber

 Additional

Компонент отображает совокупность символов (букв и цифр), которые можно представить в режиме цифрового дисплея. Соответственно, не все буквы можно показать в этом компоненте. Например, буквы J, Q, Z и т. д. Строка символов содержится в свойстве Value

TTextviewer 

Common Controls

Компонент является аналогом компонента VCL TRichEdit. Предназначен для редактирования текстов

TTextBrowser 

Common Controls

Компонент развивает возможности компонента TTextviewer, предоставляя функции гипертекстовой разметки

Дополнительные возможности по созданию кроссплатформенных приложений баз данных дают компоненты на страницах Data Access, DataControIs, DBExpress, InterBase. Безусловно, механизмы доступа к данным, используемые такими приложениями, в значительной степени зависят от операционной системы. Поэтому выбор способов доступа к данным сравнительно невелик.
Также библиотека CLX содержит довольно большое число компонентов, позволяющих создавать кроссплатформенные приложения для Internet. Это и привычные традиционные компоненты (страницы Internet, InternetExpress, WebServices) и новые из набора Internet Direct (Indy).
 
Сходства и различия визуальных компонентов CLX и VCL
Большинство свойств и методов компонентов VCL и CLX идентичны. А существующие различия вызваны необходимостью использования специальных объектов — widget и особенностями представления визуальных элементов в Linux.
Базовые классы CLX — TControl и Twidgetcontrol для обеспечения прорисовки обращаются к динамической библиотеке Qt через заголовочный файл Qt.pas.
Таким образом, разработчик избавлен от необходимости работы с графическим интерфейсом Linux на низком уровне.
Для компонента CLX существует свойство
property Handle: QWidgetH;
которое является указателем на связанный объект widget и позволяет вызывать его методы напрямую.
Если экземпляр widget не создан, метод
procedure CreateHandle; virtual;
не только создает и инициализирует widget, но и устанавливает указатель Handle, создает объекты-перехватчики (см. ниже) и задает настройки по умолчанию для этого визуального компонента. При необходимости в классах-потомках метод CreateHandle перекрывается и в него добавляется новая функциональность.
Уничтожение созданного widget осуществляется методом
procedure DestroyHandle;
который уничтожает все дочерние widget и объекты-перехватчики, а также обнуляет свойства Handle И Hooks.
При необходимости для простого создания и инициализации widget можно использовать метод
procedure CreateWidget; virtual;
который сделает это, вызвав внешнюю функцию Qwidget_Create, и метод
procedure InitWidget; virtual;
который определяет визуальные параметры widget.
Также в классах CLX доступен указатель на родительский widget за счет использования свойства
property ParentWidget: QWidgetH;
Если это свойство не определено, можно использовать свойство
property ChildHandle: QWidgetH;
родительского класса, например, таким образом:
if Not Assigned(ParentWidget) then if Assigned(Parent) then
Result := Parent.ChildHandle;
В классах CLX иначе реализована обработка событий. В Linux все события делятся на два вида — системные и события widget. Системные события обрабатываются процедурой — аналогом процедуры wndProc для компонентов VCL.
События, генерируемые widget, перехватываются и обрабатываются специальными объектами, взаимодействующими с объектом widget. Затем они передаются связанному объекту CLX, который вызывает необходимые обработчики событий.
Объекты-перехватчики создаются при вызове метода
procedure HookEvents; virtual;
а непосредственно для создания перехватчиков используется библиотечная функция Qwidget_hook_create. Метод HookEvents вызывается автоматически при создании widget.
Доступ к объекту-перехватчику возможен при помощи свойства
property Hooks: QWidget_hookH;
которое объявлено в секции protected и может быть использовано только при создании новых компонентов.
Классы CLX имеют очень интересное и важное свойство
property Style: TWidgetStyle;
которое позволяет управлять внешним видом и процессом отрисовки компонента.
Свойство
type TDefaultStyle = (dsWindows, dsMotif, dsMotifPlus, dsCDE, dsQtSGI, dsPlatinum, dsSystemDefault); property DefaultStyle: TDefaultStyle;
класса TWidgetStyle определяет стиль визуального компонента, задающий его внешний вид по умолчанию. Естественно, операционная система должна поддерживать выбранный стиль.
Кроме того, класс Twidgetstyle определяет некоторые наиболее общие параметры визуальных компонентов и обладает огромным числом обработчиков событий, которые вызываются при отрисовке всех возможных компонентов и экранных элементов.
Таким образом, свойство style является прекрасным инструментом для создания собственных компонентов с нестандартной функциональностью.
Для использования в Linux модернизирована система контекстной помощи для компонентов CLX. Теперь статья подсказки для визуального компонента может быть вызвана двумя способами.
Традиционно, путем определения уникального номера статьи в свойстве
property HelpContext: THelpContext;
и дополнительно, путем определения ключевого слова подсказки в свойстве
property HelpKeyword: String;
Способ вызова помощи определяется свойством
type THelpType = (htKeyword, htContext);
 property HelpType: THelpType;
Примечание 
Свойства контекстной подсказки являются новыми в Delphi 7 и имеются у компонентов CLX и VCL.
Кроме того, отдельные компоненты CLX имеют дополнительные свойства и методы, определяющие их дополнительную функциональность в Linux.
В то же время некоторые привычные для программирования в Windows свойства компонентов отсутствуют в компонентах CLX. Это свойства обрамления компонента (BevelEdges, Bevellnner, BevelKind, BevelOuter); ВОЗМОЖНОСТЬ двунаправленной печати текстов (свойство BioiMode); свойства для обратной совместимости с Windows 3.x (Ctl3D и ParentCtl3D); механизм присоединения и свойства Drag-and-Drop, хотя сам механизм Drag-and-Drop остался (свойства DockSite, DragKind, DragCursor).
 
Особенности программирования для Linux
Операционные системы Windows и Linux имеют достаточно серьезных различий, чтобы сделать кроссплатформенную разработку делом сложным и кропотливым. В первую очередь необходимо хорошо знать обе операционные системы и иметь опыт работы с ними.
Очевидно, что создание исходного кода для кроссплатформенных приложений — это трудоемкий процесс, который усложняется по мере использования специфических возможностей операционных систем. Простейшим путем в данном случае будет применение только стандартных свойств и методов компонентов CLX. Но, к сожалению, такой путь возможен для сравнительно несложных приложений.
К примеру, большинство приложений имеют функции для работы с файлами. Файловые системы Windows и Linux отличаются настолько, что кроссплатформенная реализация любых мало-мальски сложных операций с файлами требует серьезного внимания и усилий.
Linux чувствительна к регистру символов в именах файлов и путях, поэтому не стоит использовать в исходном коде имена файлов напрямую, а при необходимости делать это нужно аккуратно. Во многих компонентах для решения проблемы заглавных и строчных букв можно использовать свойство
property CaseSensitive: Boolean;
После присвоения свойству значения True компонент производит все строковые операции с учетом регистра символов.
Для формирования полного пути файла используйте константы из модуля SysUtils. Это PathDelim (символ разделителя каталогов в пути файла), DriveDelim (символ логического диска), pathsep (символ разделителя между несколькими путями файлов в одной строке).
При работе с текстовыми файлами необходимо помнить о различии управляющих символов в Windows и Linux. Для обозначения конца строки в Windows используются символы CR/LF, а в Linux — только символ LF. В Windows окончание текста определяется символом Ctrl-Z, а в Linux — просто концом файла.
Так как в Linux отсутствует системный реестр, то для сохранения настроек приложения используйте класс TMeminiFile, обеспечивающий сохранение переменных среды в INI-файле.
При создании кроссплатформенных приложений желательно использовать только свойства и методы классов CLX. В библиотеке CLX также доступны для применения такие важные для написания бизнес- логики приложения классы, как TList, TStringList, TCollection, TAction и др.
Если это ограничение является слишком жестким, и в программе требуется использовать функции системных API, применяйте директивы условного перехода:
{$IFDEF MSWINDOWS}
{код для Windows}
 {$ENDIF}
{$IFDEF LINUX}
{код для Linux}
 {$ENDIF}
Для определения исходного кода Windows применяйте константу MSWINDOWS, и не используйте константу WIN32, т. к. все еще есть код WIN32 и никто не может поручиться, что вам не понадобится константа WIN64 для соответствующего кода.
 
Приложения баз данных для Linux
Главной составной частью любого приложения баз данных является механизм доступа к данным. Для традиционных приложений баз данных, создаваемых в Delphi, выбор способов доступа к данным достаточно широк. Однако про кроссплатформенные приложения этого сказать нельзя. По существу, разработчик может выбрать только набор компонентов dbExpress. Или же, подобно старой рекламе автомобилей "форд", "Вы можете выбрать автомобиль любого цвета, если этот цвет черный", вам следует выбрать компоненты InterBase Express, если вы используете этот сервер для ваших данных в операционной системе Linux.
К сожалению, компоненты dbExpress ограничены по своим функциональным возможностям, обеспечивая однонаправленное перемещение курсора и просмотр данных в режиме "только для чтения".
Преимуществом этого способа доступа к данным является простота и отсутствие многомегабайтных вспомогательных библиотек. В частности, для каждого из четырех поддерживаемых dbExpress серверов баз данных необходима лишь одна динамическая библиотека Windows и только один разделяемый объект (shared object) Linux.
Подробное описание компонентов и механизма доступа dbExpress см. в гл. 22.
Internet-приложения для Linux
Для Internet-приложений вполне обычной является ситуация, когда клиентская часть должна работать на компьютерах с различными операционными системами, например Windows и Linux. В этом случае кроссплатформенное программирование клиентской части становится весьма привлекательным способом уменьшения затрат на процесс разработки.
В составе библиотеки CLX имеется достаточно большой набор компонентов для разработки Internet-приложений. Однако в Linux можно использовать только сервер Apache или CGI. Это накладывает существенные ограничения на вновь создаваемые кроссплатформенные приложения и требует серьезных усилий при переделке приложений Windows, использующих ISAPI или NSAPI.
Резюме
Кроссплатформенное программирование стало доступно в Delphi 7 благодаря использованию библиотеки компонентов CLX. Имея общее с библиотекой компонентов VCL ядро базовых компонентов, библиотека CLX обеспечивает совместимость приложений Delphi для Windows и Kylix для Linux.
При неизбежных для кроссплатформенного программирования трудностях реализации сложного кода, использующего системные вызовы и технологии удаленного доступа, в Delphi решена задача быстрого визуального проектирования пользовательского интерфейса и создания бизнес - логики приложения. Для этого применяется набор стандартных компонентов, имеющих практически идентичную функциональность и схожий программный интерфейс.

 

 
На главную | Содержание | < Назад....Вперёд >
С вопросами и предложениями можно обращаться по nicivas@bk.ru. 2013 г. Яндекс.Метрика