Объектная система GLib или GObject — это библиотека свободного программного обеспечения , обеспечивающая переносимую объектную систему и прозрачную межъязыковую совместимость. GObject предназначен для использования как непосредственно в программах C для предоставления объектно-ориентированных API на основе C, так и через привязки к другим языкам для обеспечения прозрачного межъязыкового взаимодействия, например PyGObject .
В зависимости только от GLib и libc , GObject является краеугольным камнем GNOME и используется в GTK , Pango , ATK и большинстве библиотек GNOME более высокого уровня, таких как GStreamer и приложения. До GTK+ 2.0 код, похожий на GObject, был частью кодовой базы GTK. (Имя «GObject» еще не использовалось — назывался общий базовый класс GtkObject.)
В выпуске GTK+ 2.0 объектная система была выделена в отдельную библиотеку из-за ее общей полезности. В процессе большинство частей класса, не связанных с графическим интерфейсомGtkObject , были перенесены в GObjectновый общий базовый класс. Существуя как отдельная библиотека с 11 марта 2002 г. (дата выпуска GTK+ 2.0), библиотека GObject теперь используется многими программами без графического интерфейса, такими как приложения командной строки и серверные приложения.
Хотя GObject имеет свой собственный отдельный набор документации [1] и обычно компилируется в собственный файл общей библиотеки , исходный код GObject находится в дереве исходного кода GLib и распространяется вместе с GLib. По этой причине GObject использует номера версий GLib и обычно упаковывается вместе с GLib (например, Debian помещает GObject в свое libglib2.0семейство пакетов).
На самом базовом уровне инфраструктуры GObject лежит универсальная и динамическая система типов, называемая GType. Система GType содержит описание всех объектов во время выполнения, что позволяет связующему коду облегчить привязку нескольких языков. Система типов может обрабатывать любую структуру классов , унаследованную отдельно , в дополнение к неклассифицированным типам, таким как непрозрачные указатели , строки , а также целые числа различного размера и числа с плавающей запятой .
Система типов умеет копировать, присваивать и уничтожать значения, принадлежащие любому из зарегистрированных типов. Это тривиально для таких типов, как целые числа, но многие сложные объекты имеют подсчет ссылок , а некоторые являются сложными, но без подсчета ссылок. Когда система типов «копирует» объект с подсчетом ссылок, она обычно просто увеличивает его счетчик ссылок, тогда как при копировании сложного объекта без подсчета ссылок (например, строки) она обычно создает фактическую копию, выделяя Память .
Эта базовая функциональность используется для реализации GValueтипа универсального контейнера, который может хранить значения любого типа, известного в системе типов. Такие контейнеры особенно полезны при взаимодействии с динамически типизированными языковыми средами, в которых все собственные значения находятся в таких контейнерах с тегами типа .
Типы, не имеющие связанных классов , называются неклассифицированными . Эти типы вместе со всеми типами, которые соответствуют той или иной форме корневого класса, известны как фундаментальные типы : типы, от которых произошли все остальные типы. Они составляют относительно закрытый набор, но хотя среднестатистический пользователь не должен создавать свои собственные фундаментальные типы, возможность существует и используется для создания пользовательских иерархий классов , то есть иерархий классов, не основанных на GObjectклассе.
Начиная с GLib 2.9.2, [ 2 ] неклассифицированными встроенными фундаментальными типами являются:
void( G_TYPE_NONE);char, int, longи 64-битным целым числам C ( G_TYPE_CHAR, G_TYPE_UCHAR, G_TYPE_INT, G_TYPE_UINT, G_TYPE_LONG, G_TYPE_ULONG, G_TYPE_INT64, и G_TYPE_UINT64);G_TYPE_BOOLEAN);enum, но отличающиеся тем, что последний используется только для битовых полей ( G_TYPE_ENUMи G_TYPE_FLAGS);floatи double( G_TYPE_FLOATи G_TYPE_DOUBLE);char *( G_TYPE_STRING);void *( G_TYPE_POINTER).Классифицированные встроенные фундаментальные типы:
GObject, корень стандартного дерева наследования классов ( G_TYPE_OBJECT)G_TYPE_INTERFACE ( )G_TYPE_BOXED).G_TYPE_PARAM).Типы, экземпляры которых могут быть созданы автоматически системой типов, называются экземплярами . Важной характеристикой этих типов является то, что первые байты любого экземпляра всегда содержат указатель на структуру класса (форму виртуальной таблицы ), связанную с типом экземпляра. По этой причине любой экземпляр типа должен быть классифицирован. И наоборот, любой неклассифицированный тип (например, целое число или строка ) не должен создавать экземпляры. С другой стороны, большинство классифицированных типов являются экземплярами, а некоторые, например типы интерфейсов, — нет.
Типы, производные от встроенных фундаментальных типов GObject, делятся примерно на четыре категории:
enumтип), который нужно использовать каким-либо образом, связанным с объектной системой — например, как тип свойства объекта — должен быть зарегистрирован с помощью система типов. Обычно код инициализации, который отвечает за регистрацию этих типов, генерируется автоматизированным инструментом под названием glib-mkenums[3] и сохраняется в отдельном файле.background-colorсвойство, значения которого должны быть экземплярами структуры, похожей на . Чтобы избежать создания подкласса , мы можем создать коробочный тип для представления этой структуры и предоставить функции для копирования и освобождения. GObject поставляется с несколькими коробочными типами, обертывающими простые типы данных GLib. Другое использование коробочных типов — это способ обернуть посторонние объекты в контейнер с тегами, который система типов может идентифицировать и знать, как скопировать и освободить.struct color { int r, g, b; }GObjectG_TYPE_POINTER), часто бывает хорошей идеей создать производный тип указателя, документирующий тот факт, что указатели должны ссылаться на объект определенного типа, даже если ничего другого не требуется. сказал об этом.GObject. Существуют также интерфейсы, которые, в отличие от классических интерфейсов в стиле Java , могут содержать реализованные методы. Таким образом, интерфейсы GObject можно описать как миксины .Система обмена сообщениями GObject состоит из двух взаимодополняющих частей: замыканий и сигналов .
Каждый класс GObject реализуется как минимум двумя структурами: структурой класса и структурой экземпляра .
Определение класса в среде GObject является сложным процессом, требующим большого количества стандартного кода, такого как ручное определение макросов приведения типов и непонятные заклинания регистрации типов. Кроме того, поскольку структура C не может иметь модификаторы доступа, такие как «public», «protected» или «private», необходимо использовать обходные пути для обеспечения инкапсуляции . Один из подходов заключается во включении указателя на частные данные (условно называемые _priv) в структуру экземпляра. Частная структура может быть объявлена в общедоступном заголовочном файле, но определена только в файле реализации, в результате чего частные данные непрозрачны для пользователей, но прозрачны для разработчика. Если частная структура зарегистрирована в GType, она будет автоматически выделена объектной системой. Действительно, даже нет необходимости включать _privуказатель, если кто-то готов использовать заклинание G_TYPE_INSTANCE_GET_PRIVATEкаждый раз, когда необходимы личные данные.
Чтобы решить некоторые из этих сложностей, существует несколько языков более высокого уровня, которые компилируются из исходного кода в GObject на C. Язык программирования Vala использует синтаксис в стиле C# и предварительно преобразуется в стандартный код C. GObject Builder, или GOB2, предлагает синтаксис шаблонов, напоминающий Java .
Комбинация C и GObject используется во многих успешных проектах бесплатного программного обеспечения , таких как рабочий стол GNOME , набор инструментов GTK и программа манипулирования изображениями GIMP .
Хотя многие приложения GObject полностью написаны на C, система GObject хорошо сопоставляется с собственными объектными системами многих других языков, таких как C++ , Java , Ruby , Python , Common Lisp и .NET / Mono . В результате обычно сравнительно безболезненно создавать языковые привязки для хорошо написанных библиотек, использующих инфраструктуру GObject.
Однако написание кода GObject на C является относительно многословным. Изучение библиотеки требует много времени, и программисты с опытом работы с объектно-ориентированными языками высокого уровня часто находят несколько утомительным работать с GObject в C. Например, создание подкласса (даже просто подкласса GObject) может потребовать написание и/или копирование большого количества шаблонного кода . [5] Однако использование Vala , языка, который предназначен в первую очередь для работы с GObject и который преобразуется в C, вероятно, улучшит работу с GObject или написание библиотек на основе GObject.
Хотя на самом деле они не являются первоклассными объектами (в GType нет реальных метатипов), такие метаобъекты , как классы и интерфейсы, создаются приложениями GObject во время выполнения и обеспечивают хорошую поддержку самоанализа . Интроспективные возможности используются языковыми привязками и приложениями для разработки пользовательского интерфейса, такими как Glade , чтобы позволить выполнять такие действия, как загрузка общей библиотеки , предоставляющей класс GObject (обычно какой-то виджет , в случае Glade), а затем получать список всех свойств. класса, дополненный информацией о типе и строками документации.
Поскольку GObject предоставляет практически полную объектную систему для C , его можно рассматривать как альтернативу языкам, производным от C, таким как C ++ и Objective-C . (Хотя оба они также предлагают множество других функций, помимо соответствующих объектных систем.) Легко заметить разницу между C++ и GObject заключается в том, что GObject (как и Java) не поддерживает множественное наследование . [6]
Использование GObject функции выделения памяти g_malloc() из GLib приведет к безоговорочному завершению работы программы при исчерпании памяти, в отличие от malloc () библиотеки C , new C++ и других распространенных распределителей памяти, которые позволяют программе справиться с ней или даже полностью восстановиться. из ситуаций нехватки памяти без простого сбоя. [7] Это, как правило, препятствует включению GObject в программное обеспечение, где важна устойчивость к ограниченной памяти или где обычно обрабатывается очень много или очень больших объектов. g_try_new() можно использовать, когда выделение памяти с большей вероятностью завершится неудачно (например, для большого объекта), но это не может гарантировать, что выделение не завершится неудачно в другом месте кода. [8]
Еще одно важное отличие заключается в том, что, хотя C++ и Objective-C являются отдельными языками, GObject является строго библиотекой и, как таковой, не вводит никакого нового синтаксиса или интеллектуальных возможностей компилятора. Например, при написании кода C на основе GObject часто необходимо выполнить явное повышающее приведение . [ нужна цитация ] Следовательно, «C с GObject», также называемый «C со вкусом glib», рассматриваемый как язык, отдельный от простого C, является строгим расширенным набором простого C — как Objective C, но в отличие от C ++.
На платформах, где нет стандартного ABI , работающего во всех компиляторах C++ (что обычно не так, поскольку обычно используются либо Itanium ABI, либо Microsoft ABI), библиотека, скомпилированная с помощью одного компилятора C++, не всегда может вызвать библиотека, скомпилированная с другой. [ нужна цитация ] Если требуется такая совместимость, методы C++ должны быть экспортированы как простые функции C, что частично противоречит цели объектной системы C++. [ нужна цитация ] Проблема возникает отчасти потому, что разные компиляторы C++ используют разные виды искажения имен , чтобы гарантировать уникальность всех экспортируемых символов. (Это необходимо, поскольку, например, два разных класса могут иметь функции-члены с одинаковыми именами, одно имя функции может быть перегружено несколько раз или функции с одинаковыми именами могут появляться в разных пространствах имен , но в объектном коде такие перекрытия не допускаются.) [ необходима цитация ] Напротив, поскольку C не поддерживает какую-либо форму перегрузки или пространства имен, авторы библиотек C обычно используют явные префиксы, чтобы гарантировать глобальную уникальность своих экспортируемых имен. [ нужна цитация ] Следовательно, несмотря на объектно-ориентированность, библиотека на основе GObject, написанная на C, всегда будет использовать одни и те же имена внешних символов независимо от того, какой компилятор используется.
Возможно, самым глубоким отличием является акцент GObject на сигналах (в других языках называемых событиями ). [ нужна цитация ] Этот акцент обусловлен тем фактом, что GObject был специально разработан для удовлетворения потребностей набора инструментов GUI. Хотя для большинства объектно-ориентированных языков существуют библиотеки сигналов, в случае GObject они встроены в объектную систему. По этой причине типичное приложение GObject будет иметь тенденцию использовать сигналы в гораздо большей степени, чем приложение, не использующее GObject, что делает компоненты GObject гораздо более инкапсулированными и пригодными для повторного использования, чем те, которые используют простой C++ или Java. [ нужна цитата ] [ по мнению кого? ] При использовании glibmm/ gtkmm , официальных оболочек C++ для Glib/GTK соответственно, родственный проект libsigc++ позволяет легко использовать базовые сигналы GObject с использованием стандарта C++. Конечно, практически на всех платформах доступны и другие реализации сигналов, хотя иногда требуется дополнительная библиотека, например Boost.Signals2 для C++.
.svg/1280px-Free_and_open-source_software_logo_(2009).svg.png){kind=logo}