dotnet 設定 X11 建立視窗之間的父子關係

lindexi發表於2024-05-17

在 X11 裡面有和 Win32 類似的視窗之間的關係機制，如 Owner-Owned 關係，以及 Parent-Child 關係。本文將告訴大家如何進行設定以及其行為

本文將大量使用到 new bing 提供的回答內容，感謝 new bing 人工智慧提供的內容

Owner-Owned 關係

在這種關係中，一個視窗可以被另一個視窗擁有（owner）。
被擁有的視窗永遠顯示在擁有它的那個視窗的前面。
當所有者視窗最小化時，它所擁有的視窗也會被隱藏。
當所有者視窗被銷燬時，它所擁有的視窗也會被銷燬。
當子視窗最小化時，不會影響到所有者視窗
子視窗可以超過所有者視窗的範圍

被擁有的視窗 = 子視窗

所有者視窗 = “在擁有它的那個視窗”

即與 WPF 的 ChildWindow.Owner = MainWindow 的效果類似。以上的 ChildWindow 為子視窗，而 MainWindow 為所有者視窗

核心 C# 程式碼如下

        // 我們使用XSetTransientForHint函式將視窗a設定為視窗b的子視窗。這將確保視窗a始終在視窗b的上方
        XSetTransientForHint(Display, a, b);

透過關係的描述可以瞭解到，使用上面程式碼即可設定 a 視窗一定在 b 視窗上方

以上程式碼放在 github 和 gitee 上，可以使用如下命令列拉取程式碼

先建立一個空資料夾，接著使用命令列 cd 命令進入此空資料夾，在命令列裡面輸入以下程式碼，即可獲取到本文的程式碼

git init
git remote add origin https://gitee.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin 0331c5dd6057106df5cb179e45d34966a3eafd1b

以上使用的是 gitee 的源，如果 gitee 不能訪問，請替換為 github 的源。請在命令列繼續輸入以下程式碼，將 gitee 源換成 github 源進行拉取程式碼

git remote remove origin
git remote add origin https://github.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin 0331c5dd6057106df5cb179e45d34966a3eafd1b

獲取程式碼之後，進入 GececurbaiduhaldiFokeejukolu 資料夾，即可獲取到原始碼

Parent-Child 關係

在這種關係中，一個視窗是另一個視窗的父視窗。
子視窗只能顯示在父視窗的客戶區內。
當父視窗被隱藏時，它的所有子視窗也會被隱藏。
當父視窗被銷燬時，它所擁有的子視窗也會被銷燬。

核心 C# 程式碼如下

        // 設定父子關係
        XReparentWindow(display, childWindowHandle, mainWindowHandle, 0, 0);
        XMapWindow(display, childWindowHandle);

需要記住在 XMapWindow 之前呼叫 XReparentWindow 方法，否則關係設定無效

以上程式碼放在 github 和 gitee 上，可以使用如下命令列拉取程式碼

先建立一個空資料夾，接著使用命令列 cd 命令進入此空資料夾，在命令列裡面輸入以下程式碼，即可獲取到本文的程式碼

git init
git remote add origin https://gitee.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin bcfc938d44460c3f055957910ac1082525501c29

以上使用的是 gitee 的源，如果 gitee 不能訪問，請替換為 github 的源。請在命令列繼續輸入以下程式碼，將 gitee 源換成 github 源進行拉取程式碼

git remote remove origin
git remote add origin https://github.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin bcfc938d44460c3f055957910ac1082525501c29

獲取程式碼之後，進入 DikalehebeekaJaqunicobo 資料夾，即可獲取到原始碼

建立 Parent-Child 關係之後，如果子視窗沒有呼叫 XSelectInput 方法時，那所有在子視窗上的訊息都能被所有者視窗收到，如果呼叫了 XSelectInput 則子視窗收到子視窗的訊息，即所有者視窗被子視窗遮擋的部分將不能收到訊息，被子視窗遮擋的部分的觸控或滑鼠訊息會被子視窗接收

簡單的測試程式碼邏輯如下

var xDisplayWidth = XDisplayWidth(display, screen) / 2;
var xDisplayHeight = XDisplayHeight(display, screen) / 2;
var handle = XCreateWindow(display, rootWindow, 0, 0, xDisplayWidth, xDisplayHeight, 5,
    32,
    (int) CreateWindowArgs.InputOutput,
    visual,
    (nuint) valueMask, ref xSetWindowAttributes);


XEventMask ignoredMask = XEventMask.SubstructureRedirectMask | XEventMask.ResizeRedirectMask |
                         XEventMask.PointerMotionHintMask;
var mask = new IntPtr(0xffffff ^ (int) ignoredMask);
XSelectInput(display, handle, mask);

var mainWindowHandle = handle;

        // 再建立另一個視窗設定 Owner-Owned 關係
        var childWindowHandle = XCreateSimpleWindow(display, rootWindow, 0, 0, 300, 300, 5, white, black);

        XSelectInput(display, childWindowHandle, mask);

        // 設定父子關係
        XReparentWindow(display, childWindowHandle, mainWindowHandle, 50,50);
        XMapWindow(display, childWindowHandle);

while (true)
{
    var xNextEvent = XNextEvent(display, out var @event);

    if(@event.type == XEventName.MotionNotify)
    {
        if (@event.MotionEvent.window == handle)
        {
            Console.WriteLine($"Window1 {DateTime.Now:HH:mm:ss}");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine($"Window2 {DateTime.Now:HH:mm:ss}");
        }
    }
}

配置了以上程式碼，執行專案，可以看到滑鼠在子視窗上時，只能收到子視窗的訊息，如下圖

以上程式碼有所忽略，全部的程式碼放在 github 和 gitee 上，可以使用如下命令列拉取程式碼

先建立一個空資料夾，接著使用命令列 cd 命令進入此空資料夾，在命令列裡面輸入以下程式碼，即可獲取到本文的程式碼

git init
git remote add origin https://gitee.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin 07fa8637c7c744935419e5a122b38718d8bc87e3

以上使用的是 gitee 的源，如果 gitee 不能訪問，請替換為 github 的源。請在命令列繼續輸入以下程式碼，將 gitee 源換成 github 源進行拉取程式碼

git remote remove origin
git remote add origin https://github.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin 07fa8637c7c744935419e5a122b38718d8bc87e3

獲取程式碼之後，進入 DikalehebeekaJaqunicobo 資料夾，即可獲取到原始碼

設定 Parent-Child 關係之後，將限制子視窗只能在主視窗的客戶區範圍內，即子視窗不能超過主視窗範圍，如下圖所示

以上程式碼是在 XReparentWindow 方法裡面設定了子視窗的座標，讓子視窗超過主視窗的範圍，程式碼如下

        var mainWindowHandle = handle;

        // 再建立另一個視窗設定 Owner-Owned 關係
        var childWindowHandle = XCreateSimpleWindow(display, rootWindow, 0, 0, 300, 300, 5, white, black);

        XSelectInput(display, childWindowHandle, mask);

        // 設定父子關係
        XReparentWindow(display, childWindowHandle, mainWindowHandle, 300, 50);
        XMapWindow(display, childWindowHandle);

以上程式碼放在 github 和 gitee 上，可以使用如下命令列拉取程式碼

先建立一個空資料夾，接著使用命令列 cd 命令進入此空資料夾，在命令列裡面輸入以下程式碼，即可獲取到本文的程式碼

git init
git remote add origin https://gitee.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin fbc6151abcbeba9b54028a849f06a8796db0adf7

以上使用的是 gitee 的源，如果 gitee 不能訪問，請替換為 github 的源。請在命令列繼續輸入以下程式碼，將 gitee 源換成 github 源進行拉取程式碼

git remote remove origin
git remote add origin https://github.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin fbc6151abcbeba9b54028a849f06a8796db0adf7

獲取程式碼之後，進入 DikalehebeekaJaqunicobo 資料夾，即可獲取到原始碼

以下是 new bing 給出的 XReparentWindow 函式的更多資訊

XReparentWindow 函式的作用是將一個視窗重新設定其父視窗。具體來說，如果指定的視窗已經被對映到螢幕上，XReparentWindow 會自動執行 UnmapWindow 請求，將其從當前層次結構中移除，並將其插入到指定父視窗的子級中。這個視窗會在兄弟視窗中的堆疊順序中置於頂部。¹²

如果原始視窗已經被對映，XReparentWindow 還會導致 X 伺服器生成一個 ReparentNotify 事件。在此事件中，override_redirect 成員被設定為視窗的相應屬性。通常情況下，視窗管理器客戶端應該忽略此視窗，如果此成員設定為 True。最後，如果原始視窗已經被對映，X 伺服器會自動對其執行 MapWindow 請求。對於原先被遮擋的視窗，X 伺服器會執行正常的曝光處理。但是，由於最終的 MapWindow 請求會立即遮擋初始 UnmapWindow 請求的某些區域，因此 X 伺服器可能不會為這些區域生成 Expose 事件。¹

以下情況會導致 BadMatch 錯誤：

新的父視窗不在與舊的父視窗相同的螢幕上。
新的父視窗是指定視窗本身或指定視窗的下級。
新的父視窗是 InputOnly 型別，而視窗不是。
指定視窗具有 ParentRelative 背景，而新的父視窗與指定視窗的深度不同。

總之，XReparentWindow 允許您在 X 視窗系統中重新組織視窗的層次結構。

使用 XReparentWindow 設定的視窗關係時，子視窗將會擋住主視窗的渲染部分，即在子視窗範圍內將看不到主視窗的繪製內容

其測試程式碼如下，先在主視窗和子視窗繪製內容

    if (@event.type == XEventName.Expose)
    {
        if (@event.ExposeEvent.window == handle)
        {
            XDrawLine(display, handle, gc, 2, 2, xDisplayWidth - 2, xDisplayHeight - 2);
            XDrawLine(display, handle, gc, 2, xDisplayHeight - 2, xDisplayWidth - 2, 2);
        }
        else if (childWindowHandle != 0 && @event.ExposeEvent.window == childWindowHandle)
        {
            XDrawLine(display, childWindowHandle, gc, 1, 1, xDisplayWidth - 2, 1);
            XDrawLine(display, childWindowHandle, gc, 1, xDisplayHeight - 2, xDisplayWidth - 2, xDisplayHeight - 2);
            XDrawLine(display, childWindowHandle, gc, 1, 1, 1, xDisplayHeight - 2);
            XDrawLine(display, childWindowHandle, gc, xDisplayWidth - 2, xDisplayHeight - 2, xDisplayWidth - 2, xDisplayHeight - 2);
        }
    }

接著使用 XMoveWindow 設定子視窗座標，此時可見子視窗所在地方將不可見主視窗繪製的內容

    while (true)
    {
        await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1));

        await InvokeAsync(() =>
        {
            XMoveWindow(display, childWindowHandle, Random.Shared.Next(200), Random.Shared.Next(100));
        });
    }

全部的測試程式碼如下

// See https://aka.ms/new-console-template for more information

using CPF.Linux;

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Runtime;

using static CPF.Linux.XLib;

XInitThreads();
var display = XOpenDisplay(IntPtr.Zero);
var screen = XDefaultScreen(display);

var rootWindow = XDefaultRootWindow(display);

XMatchVisualInfo(display, screen, 32, 4, out var info);
var visual = info.visual;

var valueMask =
        //SetWindowValuemask.BackPixmap
        0
        | SetWindowValuemask.BackPixel
        | SetWindowValuemask.BorderPixel
        | SetWindowValuemask.BitGravity
        | SetWindowValuemask.WinGravity
        | SetWindowValuemask.BackingStore
        | SetWindowValuemask.ColorMap
    //| SetWindowValuemask.OverrideRedirect
    ;
var xSetWindowAttributes = new XSetWindowAttributes
{
    backing_store = 1,
    bit_gravity = Gravity.NorthWestGravity,
    win_gravity = Gravity.NorthWestGravity,
    //override_redirect = true, // 設定視窗的override_redirect屬性為True，以避免視窗管理器的干預
    colormap = XCreateColormap(display, rootWindow, visual, 0),
    border_pixel = 0,
    background_pixel = 0,
};

var xDisplayWidth = XDisplayWidth(display, screen) / 2;
var xDisplayHeight = XDisplayHeight(display, screen) / 2;
var handle = XCreateWindow(display, rootWindow, 0, 0, xDisplayWidth, xDisplayHeight, 5,
    32,
    (int) CreateWindowArgs.InputOutput,
    visual,
    (nuint) valueMask, ref xSetWindowAttributes);


XEventMask ignoredMask = XEventMask.SubstructureRedirectMask | XEventMask.ResizeRedirectMask |
                         XEventMask.PointerMotionHintMask;
var mask = new IntPtr(0xffffff ^ (int) ignoredMask);
XSelectInput(display, handle, mask);

XMapWindow(display, handle);
XFlush(display);

var white = XWhitePixel(display, screen);
var black = XBlackPixel(display, screen);

var gc = XCreateGC(display, handle, 0, 0);
XSetForeground(display, gc, white);
XSync(display, false);

var invokeList = new List<Action>();
var invokeMessageId = new IntPtr(123123123);

async Task InvokeAsync(Action action)
{
    var taskCompletionSource = new TaskCompletionSource();
    lock (invokeList)
    {
        invokeList.Add(() =>
        {
            action();
            taskCompletionSource.SetResult();
        });
    }

    // 在 Avalonia 裡面，是透過迴圈讀取的方式，透過 XPending 判斷是否有訊息
    // 如果沒有訊息就進入自旋判斷是否有業務訊息和判斷是否有 XPending 訊息
    // 核心使用 epoll_wait 進行等待
    // 整個邏輯比較複雜
    // 這裡簡單處理，只透過傳送 ClientMessage 的方式，告訴訊息迴圈需要處理業務邏輯
    // 傳送 ClientMessage 是一個合理的方式，根據官方文件說明，可以看到這是沒有明確定義的
    // https://www.x.org/releases/X11R7.5/doc/man/man3/XClientMessageEvent.3.html
    // https://tronche.com/gui/x/xlib/events/client-communication/client-message.html
    // The X server places no interpretation on the values in the window, message_type, or data members.
    // 在 cpf 裡面，和 Avalonia 實現差不多，也是在判斷 XPending 是否有訊息，沒訊息則判斷是否有業務邏輯
    // 最後再進入等待邏輯。似乎 CPF 這樣的方式會導致 CPU 佔用略微提升
    var @event = new XEvent
    {
        ClientMessageEvent =
        {
            type = XEventName.ClientMessage,
            send_event = true,
            window = handle,
            message_type = 0,
            format = 32,
            ptr1 = invokeMessageId,
            ptr2 = 0,
            ptr3 = 0,
            ptr4 = 0,
        }
    };
    XSendEvent(display, handle, false, 0, ref @event);

    XFlush(display);

    await taskCompletionSource.Task;
}

IntPtr childWindowHandle = 0;

_ = Task.Run(async () =>
{
    await InvokeAsync(() =>
    {
        var mainWindowHandle = handle;

        // 再建立另一個視窗設定 Owner-Owned 關係
        // 建立無邊框視窗
        valueMask =
            //SetWindowValuemask.BackPixmap
            0
            | SetWindowValuemask.BackPixel
            | SetWindowValuemask.BorderPixel
            | SetWindowValuemask.BitGravity
            | SetWindowValuemask.WinGravity
            | SetWindowValuemask.BackingStore
            | SetWindowValuemask.ColorMap
            | SetWindowValuemask.OverrideRedirect // [dotnet C# X11 開發筆記](https://blog.lindexi.com/post/dotnet-C-X11-%E5%BC%80%E5%8F%91%E7%AC%94%E8%AE%B0.html )
            ;
        xSetWindowAttributes = new XSetWindowAttributes
        {
            backing_store = 1,
            bit_gravity = Gravity.NorthWestGravity,
            win_gravity = Gravity.NorthWestGravity,
            override_redirect = true,
            colormap = XCreateColormap(display, rootWindow, visual, 0),
            border_pixel = 0,
            background_pixel = 0,
        };

        childWindowHandle = XCreateWindow(display, rootWindow, 0, 0, xDisplayWidth, xDisplayHeight, 5,
            32,
            (int) CreateWindowArgs.InputOutput,
            visual,
            (nuint) valueMask, ref xSetWindowAttributes);

        XSelectInput(display, childWindowHandle, mask);

        // 設定父子關係
        XReparentWindow(display, childWindowHandle, mainWindowHandle, 300, 50);
        XMapWindow(display, childWindowHandle);
    });

    while (true)
    {
        await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1));

        await InvokeAsync(() =>
        {
            XMoveWindow(display, childWindowHandle, Random.Shared.Next(200), Random.Shared.Next(100));
        });
    }
});

Thread.CurrentThread.Name = "主執行緒";

while (true)
{
    var xNextEvent = XNextEvent(display, out var @event);
    if (xNextEvent != 0)
    {
        Console.WriteLine($"xNextEvent {xNextEvent}");
        break;
    }

    if (@event.type == XEventName.Expose)
    {
        if (@event.ExposeEvent.window == handle)
        {
            XDrawLine(display, handle, gc, 2, 2, xDisplayWidth - 2, xDisplayHeight - 2);
            XDrawLine(display, handle, gc, 2, xDisplayHeight - 2, xDisplayWidth - 2, 2);
        }
        else if (childWindowHandle != 0 && @event.ExposeEvent.window == childWindowHandle)
        {
            XDrawLine(display, childWindowHandle, gc, 1, 1, xDisplayWidth - 2, 1);
            XDrawLine(display, childWindowHandle, gc, 1, xDisplayHeight - 2, xDisplayWidth - 2, xDisplayHeight - 2);
            XDrawLine(display, childWindowHandle, gc, 1, 1, 1, xDisplayHeight - 2);
            XDrawLine(display, childWindowHandle, gc, xDisplayWidth - 2, xDisplayHeight - 2, xDisplayWidth - 2, xDisplayHeight - 2);
        }
    }
    else if (@event.type == XEventName.ClientMessage)
    {
        var clientMessageEvent = @event.ClientMessageEvent;
        if (clientMessageEvent.message_type == 0 && clientMessageEvent.ptr1 == invokeMessageId)
        {
            List<Action> tempList;
            lock (invokeList)
            {
                tempList = invokeList.ToList();
                invokeList.Clear();
            }

            foreach (var action in tempList)
            {
                action();
            }
        }
    }
    else if (@event.type == XEventName.MotionNotify)
    {
        if (@event.MotionEvent.window == handle)
        {
            Console.WriteLine($"Window1 {DateTime.Now:HH:mm:ss}");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine($"Window2 {DateTime.Now:HH:mm:ss}");
        }
    }
}

Console.WriteLine("Hello, World!");

執行程式碼之後的效果如下圖

如上圖，應用是透明視窗，可以看到背後的圖片應用顯示的內容。上述圖片是使用 WPF 基礎繪圖建立和加工圖片繪製的圖片。可以看到無論是主視窗還是子視窗都能透過去。但是子視窗將會遮擋主視窗的繪製，即讓子視窗直接顯示視窗之後的部分內容，但不會與主視窗合成，即主視窗被子視窗擋住的部分就沒有進行渲染

以上程式碼放在 github 和 gitee 上，可以使用如下命令列拉取程式碼

先建立一個空資料夾，接著使用命令列 cd 命令進入此空資料夾，在命令列裡面輸入以下程式碼，即可獲取到本文的程式碼

git init
git remote add origin https://gitee.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin bd9f8b2c8f3f42bea639677bf4ac69602b521fc0

以上使用的是 gitee 的源，如果 gitee 不能訪問，請替換為 github 的源。請在命令列繼續輸入以下程式碼，將 gitee 源換成 github 源進行拉取程式碼

git remote remove origin
git remote add origin https://github.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin bd9f8b2c8f3f42bea639677bf4ac69602b521fc0

獲取程式碼之後，進入 DikalehebeekaJaqunicobo 資料夾，即可獲取到原始碼

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框架
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JavaScript
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OOM物件
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TLS
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