一种多平台图形用户界面的研究与设计

摘要

图形用户界面简称为GUI，是二十世纪最重要的创造发明之一。其结合了计算机科学、美学、心理学、语言学、行为学，及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调将人、机器、环境三者作为一个系统而进行总体设计。目前，许多大公司都已意识至GUI在产品方面产生的强大增值功能，以及带动的巨大市场价值，因此在公司内部设立了相关部门用以专门从事GUI的研究与设计。随着中国IT产业，移动通讯产业，家电产业的迅猛发展，图形用户界面设计水平的发展日显滞斤对于提高产业综合素质，提升与国际同等业者的党争能力等等方面无疑起到了制约的作用。 本文主要针对目前常用的图形用户界面系统仅依赖于某种特定的硬件平台和操作系统，使得科序代码的复用率很低，而GUI设计义是比较复杂的问题，对目前常用GUI的功能特点、系统结构进行介绍、比较与分析，提出了一种基于多平台的图形用户界面MPGUI(Multi-PlatformGraphical User Interface)。本MPGUI系统通过设计一种用来为普通桌面程序提供跨平台用户界面开发的工具包，提出了实现一种操作系统图形用户界面的方案，提高了图形用户界面的可移植性、稳定性和运行性能。该工具包利用C++编写，包含了大量的类库和方法，并将其设计为框架结构，这些设计思路可以为用户提供标准的程序行为，同时消除底层设计的复杂性。 本论文主要分为五个部分： 第一部分首先介绍了该课题研究的背景以及国内外图形川户界面的发展历史与状况，接着介绍了多种GUI系统所共有的功能特征、系统结构和设计原则，并针对目前的应用状况，提出了GUI系统的几个主要发展方向。 第二部分介绍了当前常用的几种GUI系统的类型和特点，并综合比较了各GUI系统的结构，指出了各种GUI系统的优缺点。 第三部分针对设计目标提出了一种多平台图形州户界面系统MPGUI，给出了MPGUI系统的系统功能和体系结构，详细分析了MPGUI系统的主要管理模块、图形描述语言的定义和编译实现的主要过科，最后针对图形用户界面设计不当可能引发的软件错误，综合分析了系统的容错技术，保证系统能够正确的完成任务。 第四部分在前一章节的基础上，介绍了MPGUI系统的部分核心管理模块的研究与设计。 第五部分介绍了最为重要，也是系统设计当中经常会遇到的问题，内存管理、内存泄漏检测和一些其它错误的预防，并给出系统的自防御措施。 本文最后讨论了本次设计的不足利希望改进之处，并针对MPGUI系统，对其后续发展工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章图形用户界面综述

1.1图形用户界面概述

1.2图形用户界面的发展历史

1.2.1萌芽阶段

1.2.2发展阶段

1.2.3成熟阶段

1.3图形用户界面的特征与结构

1.3.1图形用户界面的基本特征

1.3.2体系结构

1.4图形用户界面的设计原则

1.4.1简洁明了、控制直观

1.4.2协调一致、布局合理

1.4.3风格独特、亲和力强

1.4.4进度提示、用户导向

1.4.5响应时间要快、提示信息完整

1.5用户界面的发展方向

1.5.1三维图形用户界面

1.5.2笔式图形用户界面

1.5.3可移动GUI

1.5.4嵌入环境GUI

1.5.5智能用户界面

1.6本课题的主要研究内容

第2章当前常用的几种GUI介绍与比较

2.1各GUI的主要类型和特点

2.1.1 Windows GUI的主要特点

2.1.2 X-window的主要特点

2.1.3嵌入式图形用户界面的主要特点

2.2各图形用户界面系统结构比较

2.2.1基于库函数的GUI——Windows GUI

2.2.2基于客户-服务器型的GUI——X-window GUI

2.2.3基于操作系统核心的GUI

2.3本章小结

第3章一种多平台的图形用户界面系统

3.1系统的总体结构

3.1.1本系统设计目标

3.1.2系统功能

3.1.3系统体系结构

3.2 MPGUI的主要管理模块

3.2.1窗口系统管理：

3.2.2事件驱动系统管理：

3.2.3符号管理：

3.2.4显示管理

3.2.5内存设备管理：

3.2.6资源管理：

3.3图形描述语言

3.3.1图形描述语言定义

3.3.2图形描述语言的编译实现

3.4图形用户界面的容错设计

3.4.1错误预防

3.4.2错误检查与提示

3.4.3错误状态设定

3.4.4错误等级设定

3.4.5错误恢复

3.5本章小结

第4章MPGUI核心模块的设计

4.1文本控件设计

4.1.1 MPTextCtrl建构器

4.1.2 MPValidator类

4.2事件设计

4.2.1 CALLBACK调用

4.2.2事件表的研究与设计

4.3对话框实现

4.3.1 MPGUI的通用会话机制

4.3.2 MPGUI的文件会话框

4.4 MPGUI的字体会话设计

4.5目录会话设计

4.5.1默认目录会话

4.5.2改变目录会话

4.6定义会话设计

4.7选别器自定义会话设计

4.7.1选别器的相关概念：

4.7.2 MPSizer类：

4.8本章小结

第5章内存管理和错误处理

5.1内存管理

5.1.1创建和释放窗口对象

5.1.2创建和复制绘图对象

5.1.3清理内存

5.2内存使用错误分析

5.2.1内存泄漏

5.2.2内存申请失败和指针空挂

5.2.3内存重复释放

5.3构建自防御的程序

5.4内存使用错误提示

5.5本章小节

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文