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Charles 1999.9
各位朋友，大家好，让大家久等了。本来可以早些提交设计方案的，可以因为长沙这几天天气 太热，大家都开空调，电压很低，没法使用电脑。而且热得头晕，唉。。。。。。
我在网上用过很多名字，实际上往往是申请免费电子邮件箱的时候为了避免冲突瞎想出来的，哈哈。 大家就叫我Charles好了。这个名字是我们的英语老师给起的，我还算满意。
我最早接触X Window环境下的界面开发工具包是在1996年。那时候我需要使用Motif制作一个简单的 界面。Motif的与MFC、OWL不同的思维方式引起了我的很大兴趣，在1996年下半年、1997年上半年， 我在DOS平台下自行实现了一些窗口元素。为了能够充分体会窗口系统的构成原理，没有使用任何 开发工具，直接写屏、直接访问键盘、直接访问鼠标驱动程序。尤其是1997年上半年写的第2版，自行 佩带了资源编译器。功能比较完善。到了今年（1999），我注意到了linux，实际上可以说是一见钟情。 因为它或许是我们中国人快速进入系统软件领域的唯一途径。起点当然就是本人的拿手戏，界面开发 工具了。于是就有了GIRL。
GIRL是图形界面表述语言（Graphic Interface Represent Language）的缩写，当然本人也很喜欢 GIRL了。:)
GIRL是描述性的、界面构件类说明语言。GIRL编译器编译GIRL源文件生成C/C++语言源文件，而后再 由C/C++编译器编译连接成GIRL静态或动态连接库。由于GIRL仅仅描述界面构件类，GIRL应用程序还需要 和C/C++语言代码相连接，以完成所需要的功能。为了使C/C++程序方便地访问GIRL源文件定义的类或 对象，GIRL还提供了一组面向C/C++语言的应用程序界面（SDK）。在GIRL源文件中，可以定义的对象有： 颜色、光标、字体、位图。C/C++程序可以通过SDK访问这些对象。但是不能够对这些对象进行任何修改。 此外，C/C++程序还可以利用SDK动态地创建颜色、光标、字体、位图对象，并动态地删除它们。
界面开发工具包在窗口系统中的重要地位，相信大家都已经十分清楚了。在设计GIRL之前，深入地 研究现有的经典GUI Tool Kit是绝对必要的。linux的开发方式告诉我们，闭门造车只有死路一条。 所以，为了把GIRL设计好（对于GUI Tool Kit来说，设计比实现重要得多，没有那个使用者希望工具包 随着版本的不同变来变去），我认为首先应该对设计方案进行充分的讨论，集思广益，使GIRL成为我们 大家共同的Daughter。
如果希望设计一个好的界面开发工具包，对界面应用程序规律的研究是必不可少的。在我编程的 实践中，感觉到现代图形界面应用程序的基本特征有：
对于某些应用程序，还需要注册空闲函数，在没有出现任何事件的情况下完成预定的操作。必要典型 的有：媒体播放器、游戏等等。
把上述特征与常用的开发工具包相比较，可以发现多数工具包在对界面应用程序工作的整个过程的 支持中，没有很好地利用界面元素的静态性。应用程序必须自行设计构造界面的过程、自行维护界面 数据之间约束关系。
虽然界面开发工具包不可能包办所有与界面相关的工作，但是尽可能地简化界面编程却是界面开发 工具包的主要任务。创建界面的过程，在应用程序代码中往往占据了相当大的比重。事实上应用程序的 使用者并不关心界面是如何创建的，界面元素是如何组织的。用户只对他们看到的东西以及软件提供的 功能感兴趣。同时，界面元素的创建具有很强的规律性，GIRL的一个重要目的就是：应用软件的开发者 只要给出静态界面构成的描述，就可以把一个复杂的、由多个构件构成的界面元素作为一个整体，进行 操作。在这个方面，Motif附带的应用程序UIL做出了一个很好的榜样。
Motif的UIL的功能的局限性，限制了它的应用范围。UIL除了帮助应用程序创建静态界面之外，没有 其他的功能。可是，应用程序还可以通过创建子程序的手段创建界面，虽然比UIL麻烦一些。对于作为 一个整体的组合界面，应用程序往往还需要：
只有对上述功能提供良好的支持，才能把大大地提高开发效率。真正发挥自动构造组合界面元素的优 势。否则，应用程序仍然需要深入组合界面元素内部，从而使开发工作复杂化、降低了模块的重用性。
GIRL必须完成的另一项重要任务就是定义数据之间的约束关系，并自动地维护、保持这个关系。
经过了上述分析，已经明确了GIRL需要完成的任务。那就是以描述的方式，描述组合界面对象的构成、 数据约束关系，并且给出统一的定义方式，遮蔽组合对象的构成和约束关系的细节。
GIRL是一种面向比较复杂的应用程序的独立语言。以描述的方式不可能实现软件的所有功能，GIRL 必须可C/C++语言分工合作，由GIRL完成界面的定义工作，由C/C++完成数据的具体处理任务。也就是说， GIRL必须可以和C/C++代码进行连接，从而构成整个应用程序。同时，类似与C/C++，为了提高开发效率， 必须允许构件的模块化，即GIRL模块的分别编译。在当前的设计中，应用程序主要按照如下方式使用 GIRL：
所谓的模块化问题，实际上包括：在不同的GIRL模块中定义的对象如何相互访问、C/C++程序如何 访问GIRL模块中定义的对象两个问题。C/C++语言为我们提供了一个良好的解决方案。
C/C++把对对象的说明和定义明确地分开。同一个对象可以在任何一个目标文件中进行说明，但是 任何一个对象却只能在一个目标文件中定义。
由于每个目标文件都含有它所需要的对象的说明，因此可以准确无误地使用其它目标文件定义的 对象。对对象的说明仅仅是告知编译器对象的类型，编译器将不会因为说明而生成任何代码。因此不会 导致代码的浪费。
由于只有一个目标文件含有对象的定义，因此不会出现多次定义同一对象而可能导致的冲突。编译器 只对象的定义生成相应的代码。
根据对象的说明和定义的上述区别，编程者就可以把说明写入头文件，在每个需要说明的源文件中 引入给定头文件；把定义写入源文件。而后再把每个源文件编译成目标文件。最后，在连接的时刻检测 不同目标文件中是否重复地定义了对象。如果没有冲突，就生成可执行文件。
GIRL的模块化采用了与C/C++完全类似的方式。关键是对每种对象给出对象的说明、对象的定义两种 方式。对象的说明含有的信息越少越好，但必须使得使用对象的其他对象可以正确地使用对象。对象的 定义则必须含有对象的全部细节。
C/C++还提供了一些库函数以支持Plug-in功能。在不同的平台上，库函数界面有所不同。对于linux 来说，主要是通过库函数：dlopen、dlerror、dlsym、dlclose四个函数来实现的。GIRL支持Plug-in的 方式和C/C++的方式完全类似，详情暂略。
GIRL定义的核心对象是组合构件类。组合构件类应当含有如下信息：
为了很好地完成上述任务，GIRL构造的专用的说明语言。
GIRL中的构件类的成员可以由四种成分构成，它们分别是：数据储存槽（dataslot）、数据接收槽 （receiver）、信号连接槽（signallink）、私有数据空间。
从某种意义上说，数据储存槽是数据接收槽的一种特例。数据储存槽是仅仅能够储存一个数据的 储存单元。而数据接收槽则可以储存复杂的数据结构，并在储存和读出的过程中进行特定的处理。
数据储存槽、数据接收槽可以接收的数据可能有：整数、浮点数、字符串、颜色、光标、字体、构件。 那么，在GIRL中就必须允许定义这几类数据。此外，还可以定义由上述数据组合起来的组合结构。
综上所述，在GIRL中可以定义的对象类型有：整数对象、浮点数对象、字符串对象、颜色对象、 光标对象、字体对象、构件类。GIRL必须分别为这些对象提供说明和定义的手段。此外，类似与 C/C++，GIRL允许定义类型。类型只有定义形式，没有说明形式。类型可以在多个模块中定义，这是因为 类型仅仅告知编译器组合数据的结构，而不生成任何代码。
GIRL要解决的一个重要问题就是确定组合构件类内部的数据约束。
通过考察可以发现，对于某些构件来说，有必要从其子构件中“继承”某些数据或功能。比如说对话框， 常见的方式是在创建对话框之后，为了获得或设置对话框中控制的数据，就必须访问对话框中的控制。 这样，除非我们单独定义一个类，并且在类的界面中给出访问特定控制的函数或数据成员，否则就不能 把对话框看作一个对象整体。然而，这样做通常是相当麻烦的。如果提供了数据约束手段，把组合构件中的 某个数据成员或者访问函数与子构件相应的数据成员、访问函数统一起来，那么就可以轻易地实现单一的 类界面，再也没有必要直接访问子构件了。
数据约束的另一大好处是简化数据相关关系的维护。比如说：某个控制的背景颜色必须和另一个控制 的背景颜色相同；某个控制中储存的整数值必须小于另一个控制中储存的整数值。
在GIRL的设计中，提供数据储存槽、数据接收槽的目的就是为了支持数据约束的功能。应用程序只有 间接地访问数据储存槽、数据接收槽（通过数据储存槽访问函数、数据接收槽的接收、读出函数），才能 给系统以维护约束关系的机会。
可能存在的数据约束有：
在上述关系中，应用范围最广泛的、最容易实现的是相等关系。在GIRL中，连接就是认定数据相等的 手段。连接可以在数据储存槽与数据储存槽之间、数据连接槽与数据连接槽之间、数据储存槽和数据 连接槽之间进行。
在本设计中，没有给出说明算术整数关系的表述方式。如果引入算术整数关系，那么只能适用于数据 储存槽。需要指出的是算术整数关系的维护比较复杂，必须区分连接与被连接的区别，
例1：对于关系X>=Y。其中X、Y都是整数类型数据储存槽。考虑如下情况：
例2：对于关系X=Y+1。其中X、Y都是整数类型数据储存槽。考虑如下情况：
例3：对于关系X=Y/3。除了前面需要考虑的情况之外，还有：如果X被修改的话，事实上Y可能的值有3个。 如果处理这种情况？
不难看出，一旦允许出现算术关系，可能导致为了维护数据约束关系而必须解方程组的情况。为此，GIRL 没有支持这种功能。
浮点数的算术关系类似与整数的算术关系。此外，还必须考虑浮点数计算的误差问题。
字符串的比较关系、连接关系类似于算术整数关系。但事实上字符串的比较关系、连接关系的应用很少， 而且效率很低。如果必须应用的话，由构件或应用程序用C/C++来实现往往效率更高一些。因此，GIRL没有 支持这种功能。
给出前面描述的目的是说明为什么要以一种相当特别的方式定义GIRL。事实上，GIRL与常见的GUI Tool Kit的表述方式有很大的不同。
GIRL的设计分以下几个部分：
使用自行实现的类机制主要好处有：
这是因为一旦使用了算术约束，将导致需要大量运算的解线性代数方程组的工作，大大地降低了运行效率。 此外，即使未来需要添加算术约束，也可以在兼容现有语法的前提下，添加新语句实现算术约束。
GIRL的库函数将按照库通用公共许可证（LGPL）发布。GIRL的编译器girlc及其他工具程序将按照 通用公共许可证（GPL）发布。
由于本设计方案仍然是草案，为了维护作者的名誉，请不要在未与作者商议的情况下发布本设计方案。
本设计方案将根据讨论的情况进行适当的修改，作者Charles保留修改权。在基本定稿之后即开始开发 工作。在开发工作进行的过程中，可能还会对设计的某些细节进行修改，但是GIRL的设计思想将不会发生 变化。
本人欢迎任何形式的，有关GIRL设计的建议与提问。由于条件的限制，最便捷的方式是发送电子邮件到 这里。所有有价值的建议，都将在本主页更新中独立地给出。
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对于您对GIRL的关心表示感谢
欢迎您参加对GIRL设计方案的讨论
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Charles 1999.9