Python 是用于編碼圖形界面的極佳語言。由于可以迅速地編寫工作代碼并且不需要費(fèi)時(shí)的編譯周期， 所以可以立即使界面啟動(dòng)和運(yùn)行起來，并且不久便可使用這些界面。 將這一點(diǎn)與 Python 易于鏈接本機(jī)庫的能力結(jié)合起來，就可以形成一個(gè)出色的環(huán)境。

gnome-python 是為 Python 封裝 GNOME 及其相關(guān)庫的軟件包。 這使您能夠用 Python 編寫外觀與核心 GNOME 應(yīng)用程序完全相同的應(yīng)用程序，而所花的時(shí)間只是用 C 編寫該應(yīng)用程序所花的一部分。

然而，不用 C 進(jìn)行編程會(huì)有一個(gè)缺點(diǎn)。大多數(shù) GNOME 都是用 C 編寫的，對(duì)于要在 Python 中使用的窗口小部件，必須將它們封裝。 對(duì)于知道封裝過程如何工作的人來說，這是一個(gè)快速任務(wù)，但它不是自動(dòng)的， 除非窗口小部件屬于核心 GNOME 庫或者至少非常有用，否則將不會(huì)對(duì)它們進(jìn)行封裝。C 程序員可能必須編寫更復(fù)雜的代碼，但它們確實(shí)先做了這一步！

但并不一定是那樣！雖然從傳統(tǒng)上講封裝窗口小部件過程這一技術(shù)只有極少數(shù)人才知道，但它并不真的那么難。 如果您在發(fā)現(xiàn)新的窗口小部件時(shí)可以將它們封裝，那么您就可以立刻在 Python 程序中使用它們。

本文將描述如何封裝用 C 編碼的 GObject（所有 GTK+ 窗口小部件和許多相關(guān)對(duì)象的最終基類）， 以便可以從 Python 代碼使用它。假設(shè)您的機(jī)器上安裝了 gnome-python V1.99.x（如果沒有安裝， 請(qǐng)參閱 參考資料以獲取鏈接）。如果您正在使用軟件包，請(qǐng)確保安裝了該開發(fā)軟件包。 另外，還必須安裝 Python 2.2 及其頭文件。 假設(shè)您了解 Make、Python、GTK+ 2 和一些 C 方面的知識(shí)。

為了演示該過程，我將封裝 EggTrayIcon ，它是用于在通知區(qū)中抽象表示圖標(biāo)的 GTK+ 窗口小部件。 該庫在 GNOME CVS 中，位于 libegg 模塊。在本文的結(jié)尾，我們將有一個(gè)名為 trayicon 的本機(jī) Python 模塊，它包含一個(gè) TrayIcon 對(duì)象。

開始時(shí)，獲得 eggtrayicon.c 和 eggtrayicon.h（其鏈接在本文結(jié)尾的 參考資料一節(jié)中），然后將它們放入新目錄中。 應(yīng)該在 automake 環(huán)境中構(gòu)建該源文件（但我們將不在這種環(huán)境中）， 所以或者除去這些文件中的 #include <config.h> ，或者創(chuàng)建一個(gè)名為 config.h 的空文件，然后創(chuàng)建一個(gè)空的 makefile；接下來，我們將填充它。
創(chuàng)建界面定義

該對(duì)象封裝過程的第一步是創(chuàng)建 trayicon.defs，該文件為該對(duì)象指定 API。 定義文件是用一種類 Scheme 的語言編寫的，雖然對(duì)于小型界面來說它們很容易生成， 但對(duì)于大型界面或初學(xué)者來說編寫它們會(huì)很吃力。

gnome-python 與名為 h2def 的工具一起提供。該工具將解析頭文件并生成粗略的定義文件。 注：因?yàn)樗鼘?shí)際上并沒有解析 C 代碼，而只是使用正則表達(dá)式， 所以它的確要求傳統(tǒng)格式化的 GObject，并且不能正確解析奇特格式化的 C 代碼。

要生成初始定義文件，我們?nèi)缦抡{(diào)用 h2def ： python /usr/share/pygtk/2.0/codegen/h2def.py eggtrayicon.h > trayicon.defs

注：如果沒有將 h2def.py 安裝在 /usr 下，則必須更改該路徑以指向它所在的地方。

如果我們現(xiàn)在查看已生成的定義文件，它應(yīng)該具有某些意義。 該文件中含有類 EggTrayIcon 的定義、構(gòu)造函數(shù)以及方法 send_message 和 cancel_message 。 該文件沒有任何明顯錯(cuò)誤，我們不想除去任何方法或字段，所以我們不需編輯它。 注：該文件不是特定于 Python 的，其它語言綁定也可以使用它。

生成包裝器

既然我們有了界面定義，那么就可以生成 Python 包裝器的代碼塊。這包括生成一個(gè)覆蓋文件。 覆蓋文件告訴代碼生成器要包括哪些頭文件、模塊名將是什么等等。

通過使用 %% 將覆蓋文件分成多個(gè)節(jié)（以 lex/yacc 樣式）。 這些節(jié)定義要包括哪些頭文件、模塊名、要包括哪些 Python 模塊、要忽略哪些函數(shù)以及最后所有手工封裝的函數(shù)。 下面是 trayicon 模塊的初始覆蓋文件。
清單 1. trayicon.override

%%
headers
#include <Python.h>        
#include "pygobject.h"
#include "eggtrayicon.h"
%%
modulename trayicon           
%%
import gtk.Plug as PyGtkPlug_Type    
%%
ignore-glob
 *_get_type              
%%

讓我們再次更詳細(xì)地檢查該代碼：

  headers
  #include <Python.h>
  #include "pygobject.h"
  #include "eggtrayicon.h"

    這些是在構(gòu)建包裝器時(shí)要包括的頭文件。 始終必需包括 Python.h 和 pygobject.h，當(dāng)我們封裝 eggtrayicon.h 時(shí)，我們也必需包括它們。
    

modulename trayicon

    modulename 規(guī)范聲明包裝器將在什么模塊中。
    

import gtk.Plug as PyGtkPlug_Type

    這些是用于包裝器的 Python 導(dǎo)入。請(qǐng)注意命名約定；對(duì)于要編譯的模塊，必須遵守它。 通常，導(dǎo)入對(duì)象的超類就足夠了。例如，如果對(duì)象直接從 GObject 繼承，則使用：

  import gobject.GObject as PyGObject_Type
  ignore-glob
  *_get_type

    這是一個(gè)要忽略的函數(shù)名的 glob 模式（shell 樣式的正則表達(dá)式）。Python 替我們處理了類型代碼，因此我們忽略 *_get_type 函數(shù)；否則，將對(duì)它們進(jìn)行封裝。

既然我們構(gòu)造了覆蓋文件，那么就可以使用它來生成包裝器。 gnome-python 綁定為生成包裝器提供了一種神奇的工具， 我們可以隨意使用它。 將下列內(nèi)容添加到 makefile：
清單 2. 初始 makefile

再次詳細(xì)說明：

  DEFS='pkg-config --variable=defsdir pygtk-2.0'

    DEFS 是包含 Python GTK+ 綁定定義文件的路徑。

  trayicon.c: trayicon.defs trayicon.override

    生成的 C 代碼取決于定義文件和覆蓋文件。
   

 pygtk-codegen-2.0 --prefix trayicon \

    這里調(diào)用 gnome-python 代碼生成器。 prefix 參數(shù)被用作在已生成的代碼內(nèi)部的變量名的前綴。 您可以隨意命名該參數(shù)，但使用模塊名的話可使符號(hào)名保持一致。

  --register $(DEFS)/gdk-types.defs \
  --register $(DEFS)/gtk-types.defs \

    模塊使用 GLib 和 GTK+ 中的類型，所以我們還必須告訴代碼生成器裝入這些類型。

  --override trayicon.override \

    該參數(shù)將我們創(chuàng)建的覆蓋文件傳遞給代碼生成器。

  trayicon.defs > $@

    這里，代碼生成器的最后一個(gè)選項(xiàng)是定義文件本身。 代碼生成器在標(biāo)準(zhǔn)輸出上進(jìn)行輸出，所以我們將它重定向到目標(biāo) trayicon.c。

如果我們現(xiàn)在運(yùn)行 make trayicon.c ，然后查看已生成的文件， 那么我們會(huì)看到 C 代碼包裝 EggTrayIcon 中的每個(gè)函數(shù)。不必?fù)?dān)心警告 No ArgType for GdkScreen*— 這是正常的。

正如您所看到的那樣，封裝代碼看上去復(fù)雜，所以我們感謝代碼生成器為我們編寫的每一行。 稍后，我們將學(xué)習(xí)當(dāng)想要調(diào)優(yōu)封裝時(shí)如何手工封裝各個(gè)方法，而我們自己不必編寫所有包裝器。

創(chuàng)建模塊

既然已經(jīng)創(chuàng)建了包裝器的代碼塊，那么就需要一個(gè)啟動(dòng)它的方法。 這涉及創(chuàng)建 trayiconmodule.c，該文件可被視為 Python 模塊的 main() 函數(shù)。 該文件是樣板文件代碼（與覆蓋文件相似），我們對(duì)它稍作修改。下面是我們將使用的 trayiconmodule.c：
清單 3. TrayIcon 模塊代碼

#include <pygobject.h>
 
void trayicon_register_classes (PyObject *d); 
extern PyMethodDef trayicon_functions[];
 
DL_EXPORT(void)
inittrayicon(void)
{
  PyObject *m, *d;
 
  init_pygobject ();
 
  m = Py_InitModule ("trayicon", trayicon_functions);
  d = PyModule_GetDict (m);
 
  trayicon_register_classes (d);
 
  if (PyErr_Occurred ()) {
    Py_FatalError ("can't initialise module trayicon");
  }
}

這里需要說明一下一些細(xì)微的區(qū)別， 因?yàn)橛卸鄠€(gè)使用單詞 trayicon 的源代碼。函數(shù) inittrayicon 的名稱和初始化模塊的名稱是 Python 模塊的真實(shí)名稱，因此是最終共享對(duì)象的名稱。 數(shù)組 trayicon_functions 和函數(shù) trayicon_register_classes 是根據(jù)代碼生成器的 --prefix 參數(shù)命名的。正如前面所提到的那樣，最好使這些名稱保持一致，以便編碼該文件不會(huì)變得很混亂。

盡管名稱源可能存在混淆，但該 C 代碼非常簡單。 它初始化 GObject 和 trayicon 模塊，然后向 Python 注冊這些類。

現(xiàn)在我們有了所有代碼塊，就可以生成共享對(duì)象了。將以下內(nèi)容添加到 makefile：
清單 4. makefile 附加代碼部分

CFLAGS = 'pkg-config --cflags gtk+-2.0 pygtk-2.0' -I/usr/include/python2.2/ -I.  
LDFLAGS = 'pkg-config --libs gtk+-2.0 pygtk-2.0'                  
 
trayicon.so: trayicon.o eggtrayicon.o trayiconmodule.o               
  $(CC) $(LDFLAGS) -shared $^ -o $@

讓我們再次逐行仔細(xì)檢查：

  CFLAGS = 'pkg-config --cflags gtk+-2.0 pygtk-2.0' -I/usr/include/python2.2/ -I.

    該行定義 C 編譯標(biāo)志。我們使用 pkg-config 來獲取 GTK+ 和 PyGTK 的 include 路徑。
  

 LDFLAGS = 'pkg-config --libs gtk+-2.0 pygtk-2.0'

    該行定義鏈接程序標(biāo)志。再次使用 pkg-config 來獲取正確的庫路徑。
    

trayicon.so: trayicon.o eggtrayicon.o trayiconmodule.o

    共享對(duì)象是根據(jù)生成的代碼、我們剛才編寫的模塊代碼以及 EggTrayIcon 的實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的。隱式規(guī)則根據(jù)我們創(chuàng)建的 .c 文件構(gòu)建 .o 文件。

  $(CC) $(LDFLAGS) -shared $^ -o $@

    這里我們構(gòu)建最終的共享庫。

現(xiàn)在運(yùn)行 make trayicon.so 應(yīng)該會(huì)根據(jù)定義生成 C 代碼，編譯三個(gè) C 文件， 最后將它們?nèi)兼溄釉谝黄?。做得不錯(cuò) — 我們已經(jīng)構(gòu)建了第一個(gè)本機(jī) Python 模塊。 如果它沒有編譯和鏈接，請(qǐng)仔細(xì)檢查這些階段，并確保早先沒有出現(xiàn)會(huì)引起稍后出錯(cuò)的警告。

既然我們有了 trayicon.so，就可以在 Python 程序中嘗試并使用它。 開始時(shí)最好裝入它，然后列出其成員。在 shell 中運(yùn)行 python 以打開交互式解釋器，然后輸入以下命令。
清單 5. TrayIcon 的交互式測試

$ python
Python 2.2.2 (#1, Jan 18 2003, 10:18:59)
[GCC 3.2.2 20030109 (Debian prerelease)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import pygtk
>>> pygtk.require("2.0")
>>> import trayicon
>>> dir (trayicon)
['TrayIcon', '__doc__', '__file__', '__name__']

希望從 dir 產(chǎn)生的結(jié)果與這里相同?，F(xiàn)在我們準(zhǔn)備開始一個(gè)更大的示例！
清單 6. Hello 示例

#! /usr/bin/python
import pygtk
pygtk.require("2.0")
import gtk
import trayicon                
t = trayicon.TrayIcon("MyFirstTrayIcon")   
t.add(gtk.Label("Hello"))           
t.show_all()
gtk.main()

逐行細(xì)化它：

  #! /usr/bin/python
  import pygtk
  pygtk.require("2.0")
  import gtk
  import trayicon

    這里，我們首先請(qǐng)求和導(dǎo)入 GTK+ 綁定，然后導(dǎo)入新模塊。

  t = trayicon.TrayIcon("MyFirstTrayIcon")

    現(xiàn)在創(chuàng)建 trayicon.TrayIcon 的實(shí)例。注：構(gòu)造函數(shù)帶有字符串參數(shù) — 圖標(biāo)名稱。

  t.add(gtk.Label("Hello"))

    TrayIcon 元素是 GTK+ 容器，所以您可以將任何東西添加到其中。 這里，我添加一個(gè)標(biāo)簽窗口小部件。

  t.show_all()
  gtk.main()

    這里，我將窗口小部件設(shè)置為可視的，然后啟動(dòng) GTK+ 主事件循環(huán)。

現(xiàn)在，如果您還未這樣做，則將 Notification Area applet 添加到 GNOME 面板（在該面板上單擊鼠標(biāo)右鍵，然后選擇“Add to Panel”-> Utility -> Notification Area）。 運(yùn)行該測試程序應(yīng)該會(huì)在欄中顯示“Hello”。很酷，不是嗎？ 

 通知區(qū)還允許我們做什么？好，程序可以告訴通知區(qū)顯示消息。 該消息的實(shí)際顯示方式是特定于實(shí)現(xiàn)的；目前，GNOME 通知區(qū)顯示工具提示。 我們可以通過調(diào)用 send_message() 函數(shù)發(fā)送消息。快速查看 API 可以得知它希望有超時(shí)和消息， 所以它應(yīng)該如下工作：

...
t = trayicon.TrayIcon("test")
...
t.send_message(1000, "My First Message")

但并不是那樣。C 原型是 send_message(int timeout, char* message, int length) ， 所以 Python API 還需要字符指針和長度。這確實(shí)起作用：

...
t = trayicon.TrayIcon("test")
...
message = "My First Message"
t.send_message(1000, message, len(message))

然而，這有點(diǎn)兒難看。這就是 Python；編程應(yīng)該簡單。 如果我們堅(jiān)持沿著這條路線，那么將以 C 告終，但是沒有分號(hào)。 幸運(yùn)的是，在使用 gnome-python 代碼生成器時(shí)，可以手工封裝各個(gè)方法。

調(diào)優(yōu)界面

到目前為止，我們已經(jīng)有了 send_message(int timeout, char *message, int length) 函數(shù)。 如果 EggTrayIcon 的 Python API 允許我們調(diào)用 send_message(timeout, message) ，那會(huì)更好。幸運(yùn)的是，這并不太難。

完成這一步將再次涉及編輯 trayicon.override。這正是文件名的意義所在：該文件主要包含手工覆蓋的包裝器函數(shù)。 比起演示一個(gè)示例并逐步說明其內(nèi)容來，說明這些函數(shù)的工作原理要難得多，所以下面是手工封裝的 send_message 代碼。
清單 7. 手工覆蓋

override egg_tray_icon_send_message kwargs 
static PyObject*
_wrap_egg_tray_icon_send_message(PyGObject *self,
                 PyObject *args, PyObject *kwargs) 
{
  static char *kwlist[] = {"timeout", "message", NULL}; 
  int timeout, len, ret;
  char *message;
  if (!PyArg_ParseTupleAndKeywords(args, kwargs,  
                   "is#:TrayIcon.send_message", kwlist,
                   &timeout, &message, &len))
    return NULL;
  ret = egg_tray_icon_send_message(EGG_TRAY_ICON(self->obj),
                   timeout, message, len);
  return PyInt_FromLong(ret); 
}

為了清晰起見，我們再次將該清單逐行細(xì)化：

  override egg_tray_icon_send_message kwargs

    該行告訴代碼生成器我們將提供 egg_tray_icon_send_message 的手工定義，它本身應(yīng)該不會(huì)生成一個(gè)定義。

  static PyObject*
  _wrap_egg_tray_icon_send_message(PyGObject *self,
  PyObject *args, PyObject *kwargs)

    這是 Python-to-C 橋的原型。它由正在對(duì)其調(diào)用方法的 GObject 的指針、參數(shù)數(shù)組和關(guān)鍵字參數(shù)數(shù)組組成。 返回值始終是 PyObject* ，因?yàn)?Python 中的所有值都是對(duì)象（甚至整數(shù)）。

  {
  static char *kwlist[] = {"timeout", "message", NULL};
  int timeout, len, ret;
  char *message;

    該數(shù)組定義該函數(shù)接受的關(guān)鍵字參數(shù)的名稱。 提供使用關(guān)鍵字參數(shù)的能力不是必需的，但它可以使帶有許多參數(shù)的代碼變得清楚許多，而且不需要大量的額外工作。

  if (!PyArg_ParseTupleAndKeywords(args, kwargs,
  "is#:TrayIcon.send_message", kwlist,
  &timeout, &message, &len))
  return NULL;

    這個(gè)復(fù)雜的函數(shù)調(diào)用執(zhí)行參數(shù)解析。我們向它提供所知道的關(guān)鍵字參數(shù)以及所有給定參數(shù)的列表， 它將設(shè)置最終參數(shù)指向的值。那個(gè)看上去費(fèi)解的字符串聲明了所需要的變量類型，我們稍后將說明它。

  ret = egg_tray_icon_send_message(EGG_TRAY_ICON(self->obj),
  timeout, message, len);
  return PyInt_FromLong(ret);
  }

    這里，我們實(shí)際上調(diào)用 egg_tray_icon_send_message ，然后將返回的 int 轉(zhuǎn)換成 PyObject 。

起先這看上去有點(diǎn)可怕，但它最初是從 trayicon.c 中的生成代碼復(fù)制來的。 在大多數(shù)情況下，如果您只想調(diào)優(yōu)所需要的參數(shù)，那么這是完全有可能的。 只要從生成的 C 中復(fù)制并粘貼相關(guān)函數(shù)，添加有魔力的覆蓋行并編輯該代碼， 直到它如您所愿。

最重要的更改是修改所需要的參數(shù)。 PyArg_ParseTupleAndKeywords 函數(shù)中看上去費(fèi)解的字符串定義了所需要的參數(shù)。 最初，它是 isi:TrayIcon.send_message ；這意味著參數(shù)依次是 int 、 char* （s 表示字符串）和 int ； 而且如果拋出一個(gè)異常，則該函數(shù)稱作 TrayIcon.send_message 。 我們不想必須在 Python 代碼中指定字符串長度，所以將 isi 更改為 is# 。使用 s# 來代替 s 意味著 PyArg_ParseTupleAndKeywords 將自動(dòng)計(jì)算字符串長度并為我們設(shè)置另一個(gè)變量 — 這正是我們想要的。

要使用新的包裝器，只需重新構(gòu)建共享對(duì)象并將測試程序中的 send_message 調(diào)用更改成：

t.send_message(1000, message)

如果每件事情都照常進(jìn)行，那么這個(gè)修改后的示例應(yīng)該有相同的行為，但具有更清晰的代碼。

結(jié)束游戲

我們采用了小型的但有用的 C GObject，封裝它，這樣就可以在 Python 中使用它， 甚至可以對(duì)包裝器進(jìn)行度身定做以符合我們的需要。這里的技術(shù)可以多次應(yīng)用于不同對(duì)象， 允許您使用在 Python 中找到的任何 GObject。

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