g_main_loop_new (NULL, FALSE) 原理分析

gtk_main，g_main_loop_new原理分析

我们知道GUI应用程序都是事件驱动的。这些事件大部分都来自于用户，比如键盘事件、鼠标事件或笔点事件。还有一些事件来自于系统内部，比如定时事件、socket事件和其它文件事件等等。在没有任何事件的情况下，应用程序处于睡眠状态。 因为这种事件驱动机制，GUI应用程序都毫无例外的需要一个主循环(main loop)。主循环(main loop)控制应用程序什么时候进入睡眠状态，什么时候被唤醒。主循环实现得好，应用程序才能工作正常又省电。 

 在GTK+应用程序中，其主循环(main loop)非常简单，但是也非常的不明了： gtk_main (); 不少人用GTK+写了很长时间的程序，还是觉得这行代码很神秘，不知道里面到底干了什么。

本文试图分析一下gtk_main的工作原理： gtk_main主要是对glib的main loop的包装，基本上分为三步：
1. 调用初始化函数。
2. 进入glib main loop
3. 调用~初始化函数。
所以弄清楚glib main loop之后，gtk_main的实现也就尽收眼底了，本文重点分析glib的main loop的实现。main loop使用模式大致如下：
loop = g_main_loop_new (NULL, TRUE);
g_main_loop_run (loop);
g_main_loop_new创建一个main loop对象，一个main loop对象只能被一个线程使用，但一个线程可以有多个main loop对象。在GTK+应用中，一个线程使用多个main loop的主要用途是实现模态对话框，它在gtk_dialog_run函数里创建一个新的main loop，通过该main loop分发消息，直到对话框关闭为止。 g_main_loop_run则是进入主循环，它会一直阻塞在这里，直到让它退出为止。有事件时，它就处理事件，没事件时就睡眠。 g_main_loop_quit则是用于退出主循环，相当于Win32下的PostQuitMessage函数。 Glib main loop的最大特点就是支持多事件源，使用非常方便。来自用户的键盘和鼠标事件、来自系统的定时事件和socket事件等等，还支持一个称为idle的事件源，其主要用途是实现异步事件。

从最简单的例子开始：

//mainloop0.c
#include 
GMainLoop* loop;
int main(int argc, char* argv[])
{
    //g_thread_init是必需的，GMainLoop需要gthread库的支持。
    if(g_thread_supported() == 0)
        g_thread_init(NULL);
    //创建一个循环体，先不管参数的意思。
    g_print("g_main_loop_new/n");
    loop = g_main_loop_new(NULL, FALSE);
    //让这个循环体跑起来
    g_print("g_main_loop_run/n");
    g_main_loop_run(loop);
    //循环运行完成后，计数器减一
    //glib的很多结构类型和c++的智能指针相似，拥有一个计数器
    //当计数器为0时，自动释放资源。
    g_print("g_main_loop_unref/n");
    g_main_loop_unref(loop);
    return 0;
}

编译:
gcc -g `pkg-config --cflags --libs glib-2.0 gthread-2.0` mainloop0.c -o mainloop0
然后运行：
./mainloop0
你会发现程序会在g_main_loop_run函数阻塞，这就是glib main loop了，如果没有人通知它退出，它是不会退出的。
通知循环退出的函数是g_main_loop_quit。
怎么通知呢？主线程被g_main_loop_run阻塞了，没办法运行quit。本来我准备开一个线程，sleep一秒钟，然后调用g_main_loop_quit。不过一想我们都在学习高精尖武器了，还用土枪土炮干啥。使用glib的定时器吧～
//mainloop1.c

#include 
GMainLoop* loop;

gint counter = 10;
gboolean callback(gpointer arg)
{
    g_print(".");
    if(--counter ==0){
        g_print("/n");
        //退出循环
        g_main_loop_quit(loop);
        //注销定时器
        return FALSE;
    }
    //定时器继续运行
    return TRUE;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(g_thread_supported() == 0)
        g_thread_init(NULL);
    g_print("g_main_loop_new/n");
    loop = g_main_loop_new(NULL, FALSE);
    //增加一个定时器，100毫秒运行一次callback
    g_timeout_add(100,callback,NULL);
    g_print("g_main_loop_run/n");
    g_main_loop_run(loop);
    g_print("g_main_loop_unref/n");
    g_main_loop_unref(loop);
    return 0;
}

编译运行:
gcc -g `pkg-config --cflags --libs glib-2.0 gthread-2.0` mainloop1.c -o mainloop1
./mainloop1
Yeah！一秒钟后，程序正常退出了！定时器好简单！
今天到此为止。最后思考一个问题，glib的main loop主要提供给gtk使用，是gtk界面事件循环的基础，这是无可非议的。但是，在别的地方，比如我们普通的console、service程序中，有必要用main loop么？main loop还能够应用在哪些场合？

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除了交互性界面程序，还有哪些地方适合使用glib的event loop呢？我认为答案应该是，所有需要异步操作的地方都可以用event loop。像文件、管道、设备、socket、timer、idle和其他自定义的事件都可以产生event.
要让GMainLoop能够处理这些类型的event，首先就必须把它们加到GMainLoop去。
首先我们需要了解event loop的这三个基本结构：GMainLoop, GMainContext和GSource。
它们之间的关系是这样的：
GMainLoop -> GMainContext -> {GSource1, GSource2, GSource3......}
每个GmainLoop都包含一个GMainContext成员，而这个GMainContext成员可以装各种各样的GSource，GSource则是具体的各种Event处理逻辑了。在这里，可以把GMainContext理解为GSource的容器。（不过它的用处不只是装GSource）
创建GMainLoop使用函数g_main_loop_new, 它的第一个参数就是需要关联的GMainContext，如果这个值为空，程序会分配一个默认的Context给GMainLoop。
把GSource加到GMainContext呢，则使用函数g_source_attach。

接下来看这个例子，它的作用是从stdin读取字符串，然后反转字符串并输出到屏幕。

//mainloop2.c

#include 
#include 
#include 
GMainLoop* loop;
//当stdin有数据可读时被GSource调用的回调函数
gboolean callback(GIOChannel *channel)
{
    gchar* str;
    gsize len;
    //从stdin读取一行字符串
    g_io_channel_read_line(channel, &str, &len, NULL, NULL);
    //去掉回车键()
    while(len > 0 && (str[len-1] == '/r' || str[len-1] == '/n'))
        str[--len]='/0';
    //反转字符串
    for(;len;len--)
        g_print("%c",str[len-1]);
    g_print("/n");
    //判断结束符
    if(strcasecmp(str, "q") == 0){
        g_main_loop_quit(loop);
    }
    g_free(str);
}
void add_source(GMainContext *context)
{
    GIOChannel* channel;
    GSource* source;
    //这里我们监视stdin是否可读， stdin的fd默认等于1
    channel = g_io_channel_unix_new(1);
    //g_io_create_watch创建一个默认的io监视作用的GSource，下次再研究自定义GSource。参数G_IO_IN表示监视stdin的读取状态。
    source = g_io_create_watch(channel, G_IO_IN);
    g_io_channel_unref(channel);
    //设置stdin可读的时候调用的回调函数
    g_source_set_callback(source, (GSourceFunc)callback, channel, NULL);
    //把GSource附加到GMainContext
    g_source_attach(source, context);
    g_source_unref(source);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    GMainContext *context;
    if(g_thread_supported() == 0)
        g_thread_init(NULL);
    //新建一个GMainContext
    context = g_main_context_new();
    //然后把GSource附到这个Context上
    add_source(context);
    //把Context赋给GMainLoop
    loop = g_main_loop_new(context, FALSE);
    g_print("input string('q' to quit)/n");
    g_main_loop_run(loop);
    g_main_loop_unref(loop);
    //Context用完计数器减1
    g_main_context_unref(context);
    return 0;
}