Создание приложений с графическим интерфейсом пользователя

Основы Tk

Основная черта любой программы с графическим интерфейсом - интерактивность. Программа не просто что-то считает (в пакетном режиме) от начала своего запуска до конца: ее действия зависят от вмешательства пользователя. Фактически, графическое приложение выполняет бесконечный цикл обработки событий. Программа, реализующая графический интерфейс, событийно-ориентирована. Она ждет от интерфейса событий, которые и обрабатывает сообразно своему внутреннему состоянию.

Эти события возникают в элементах графического интерфейса (виджетах) и обрабатываются прикрепленными к этим виджетам обработчиками. Сами виджеты имеют многочисленные свойства (цвет, размер, расположение), выстраиваются в иерархию принадлежности (один виджет может быть хозяином другого), имеют методы для доступа к своему состоянию.

Расположением виджетов (внутри других виджетов) ведают так называемые менеджеры расположения. Виджет устанавливается на место по правилам менеджера расположения. Эти правила могут определять не только координаты виджета, но и его размеры. В Tk имеются три типа менеджеров расположения: простой упаковщик (pack), сетка (grid) и произвольное расположение (place).

Но этого для работы графической программы недостаточно. Дело в том, что некоторые виджеты в графической программе должны быть взаимосвязаны определенным образом. Например, полоска прокрутки может быть взаимосвязана с текстовым виджетом: при использовании полоски текст в виджете должен двигаться, и наоборот, при перемещении по тексту полоска должна показывать текущее положение. Для связи между виджетами в Tk используются переменные, через которые виджеты и передают друг другу параметры.

Классы виджетов

Для построения графического интерфейса в библиотеке Tk отобраны следующие классы виджетов (в алфавитном порядке):

• Button (Кнопка) Простая кнопка для вызова некоторых действий (выполнения определенной команды).
• Canvas (Рисунок) Основа для вывода графических примитивов.
• Checkbutton (Флажок) Кнопка, которая умеет переключаться между двумя состояниями при нажатии на нее.
• Entry (Поле ввода) Горизонтальное поле, в которое можно ввести строку текста.
• Frame (Рамка) Виджет, который содержит в себе другие визуальные компоненты.
• Label (Надпись) Виджет может показывать текст или графическое изображение.
• Listbox (Список) Прямоугольная рамка со списком, из которого пользователь может выделить один или несколько элементов.
• Menu (Меню) Элемент, с помощью которого можно создавать всплывающие (popup) и ниспадающие (pulldown) меню.
• Menubutton (Кнопка-меню) Кнопка с ниспадающим меню.
• Message (Сообщение) Аналогично надписи, но позволяет заворачивать длинные строки и менять размер по требованию менеджера расположения.
• Radiobutton (Селекторная кнопка) Кнопка для представления одного из альтернативных значений. Такие кнопки, как правило, действует в группе. При нажатии на одну из них кнопка группы, выбранная ранее, "отскакивает".
• Scale (Шкала) Служит для задания числового значения путем перемещения движка в определенном диапазоне.
• Scrollbar (Полоса прокрутки) Полоса прокрутки служит для отображения величины прокрутки в других виджетах. Может быть как вертикальной, так и горизонтальной.
• Text (Форматированный текст) Этот прямоугольный виджет позволяет редактировать и форматировать текст с использованием различных стилей, внедрять в текст рисунки и даже окна.
• Toplevel (Окно верхнего уровня) Показывается как отдельное окно и содержит внутри другие виджеты.

Все эти классы не имеют отношений наследования друг с другом - они равноправны. Этот набор достаточен для построения интерфейса в большинстве случаев.

События

В системе современного графического интерфейса имеется возможность отслеживать различные события, связанные с клавиатурой и мышью, и происходящие на "территории" того или иного виджета. В Tk события описываются в виде текстовой строки - шаблона события, состоящего из трех элементов (модификаторы, тип события и детализация события).

Примеры описаний событий строками и некоторые названия клавиш приведены ниже:

"<ButtonPress-3>" или просто "<3>" - щелчок правой кнопки мыши (то есть, третьей, если считать на трехкнопочной мыши слева-направо). "<Shift-Double-Button-1>" - двойной щелчок мышью (левой кнопкой) с нажатой кнопкой Shift. В качестве модификаторов могут быть использованы следующие (список неполный):

Control, Shift, Lock,
                Button1-Button5 или B1-B5,
                Meta, Alt, Double, Triple.

Просто символ обозначает событие - нажатие клавиши. Например, "k" - тоже, что "<KeyPress-k>". Для неалфавитно-цифровых клавиш есть специальные названия:

Cancel, BackSpace, Tab, Return, Shift_L, Control_L, Alt_L,
                Pause, Caps_Lock, Escape, Prior, Next, End, Home, Left,
                Up, Right, Down, Print, Insert, Delete, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7,
                F8, F9, F10, F11, F12, Num_Lock, Scroll_Lock, space, less

Здесь <space> обозначает пробел, а <less> - знак меньше. <Left>, <Right>, <Up>, <Down> - стрелки. <Prior>, <Next> - это PageUp и PageDown. Остальные клавиши более или менее соответствуют надписям на стандартной клавиатуре.

Примечание:

Следует заметить, что Shift_L, в отличие от Shift, нельзя использовать как модификатор.

В конкретной среде комбинации, означающие что-то особенное в системе, могут не дойти до графического приложения. Например, известный всем Ctrl-Alt-Del.

Следующая программа позволяет печатать направляемые виджету события, в частности - keysym, а также анализировать, как различные клавиши можно представить в шаблоне события:

from Tkinter import *
                tk = Tk()        # основное окно приложения
                txt = Text(tk)   # текстовый виджет, принадлежащий окну tk
                txt.pack()       # располагается менеджером pack

                # функция обработки события
                def event_info(event):
                  txt.delete("1.0", END)   # удаляется с начала до конца текста
                  for k in dir(event):     # цикл по атрибутам события
                    if k[0] != "_":        # берутся только неслужебные атрибуты
                      # готовится описание атрибута события
                      ev = "%15s: %s\n" % (k, repr(getattr(event, k)))
                      txt.insert(END, ev)  # добавляется в конец текста

                # привязывается виджету txt функция event_info для обработки событий,
                # соответствующих шаблону <KeyPress>
                txt.bind("<KeyPress>", event_info)
                tk.mainloop()    # главный цикл обработки событий

При нажатии клавиши Esc в окне можно увидеть примерно следующее:

char: '\x1b'
               delta: 9
              height: 0
             keycode: 9
              keysym: 'Escape'
          keysym_num: 65307
                 num: 9
          send_event: False
              serial: 159
               state: 0
                time: -1072960858
                type: '2'
              widget: <Tkinter.Text instance at 0x401e268c>
               width: 0
                   x: 83
              x_root: 448
                   y: 44
              y_root: 306

Следует объяснить некоторые из этих атрибутов:

• char Нажатый символ (для некоторых событий - ??)
• height, width Высота и ширина.
• focus Был ли в момент события фокус у окна?
• keycode Код символа (скан-код клавиатуры).
• keysym Символическое имя клавиши.
• serial Серийный номер события. Увеличивается по мере возникновения событий.
• time Время возникновения события. Все время увеличивается.
• widget Виджет, в котором возникло событие.
• x, y Координаты указателя в виджете во время события.
• x_root, y_root Координаты указателя на экране во время события.

В принципе, совсем необязательно, чтобы события обрабатывал тот же виджет, который их первично принял. Например, можно перенаправить все события внутри подчиненных виджетов на данный виджет с помощью метода grab_set() ( grab_release() освобождает виджет от этой обязанности). В Tk существуют и другие возможности управления событиями, которые можно изучить по документации.