GUIツールキット

はじめに

GUIツールキットは、グラフィカルユーザーインターフェースの開発を可能にするライブラリやフレームワークのコレクションです。

主要なGUIツールキット

Qt

クロスプラットフォーム
C++ベース
豊富なウィジェット
独自のシグナル/スロットシステム

例：

#include <QApplication>
#include <QMainWindow>

auto main(int argc, char *argv[]) -> int {
    QApplication app(argc, argv);
    QMainWindow window;
    window.show();
    return app.exec();
}

GTK

GNOMEデスクトップの標準
C言語ベース
多言語バインディング
GObjectシステム

例：

#include <gtk/gtk.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    gtk_init(&argc, &argv);
    GtkWidget *window = gtk_window_new();
    gtk_widget_show(window);
    gtk_main();
    return 0;
}

wxWidgets

ネイティブルック＆フィール
C++ベース
豊富なプラットフォームサポート

例：

#include <wx/wx.h>

class MyApp: public wxApp {
public:
    auto OnInit() -> bool {
        wxFrame *frame = new wxFrame(NULL, wxID_ANY, "Hello");
        frame->Show(true);
        return true;
    }
};

wxIMPLEMENT_APP(MyApp);

Xm (Motif ツールキット)

クロスプラットフォーム（主にUNIX系）
C言語ベース
伝統的なデザイン
ウィジェットライブラリの一部として標準的なGUIコンポーネントを提供

例：

#include <Xm/Xm.h>
#include <Xm/PushB.h>

void on_button_click(Widget widget, XtPointer client_data, XtPointer call_data) {
    printf("Button clicked!\n");
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    XtAppContext app_context;
    Widget top_wid, push_button;

    top_wid = XtVaAppInitialize(&app_context, "XmExample", NULL, 0, &argc, argv, NULL, NULL);

    push_button = XmCreatePushButton(top_wid, "Push Me", NULL, 0);
    XtManageChild(push_button);

    XtAddCallback(push_button, XmNactivateCallback, on_button_click, NULL);

    XtRealizeWidget(top_wid);
    XtAppMainLoop(app_context);

    return 0;
}

Xaw (Athena Widget Set)

軽量なウィジェットセット
C言語ベース
X Window System向け
シンプルで構造化されたGUIコンポーネント

例：

#include <X11/Intrinsic.h>
#include <X11/StringDefs.h>
#include <X11/Xaw/Command.h>
#include <X11/Xaw/Box.h>

void on_button_click(Widget widget, XtPointer client_data, XtPointer call_data) {
    printf("Button clicked!\n");
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    XtAppContext app_context;
    Widget top_wid, box, button;

    top_wid = XtVaAppInitialize(&app_context, "XawExample", NULL, 0, &argc, argv, NULL, NULL);

    box = XtVaCreateManagedWidget("box", boxWidgetClass, top_wid, NULL);

    button = XtVaCreateManagedWidget("Push Me", commandWidgetClass, box, NULL);
    XtAddCallback(button, XtNcallback, on_button_click, NULL);

    XtRealizeWidget(top_wid);
    XtAppMainLoop(app_context);

    return 0;
}

Xt (X Toolkit Intrinsics)

X Window Systemの基盤ライブラリ
C言語ベース
他のウィジェットライブラリ（Motif, Xaw）の基礎
イベント駆動型GUIプログラムの構築を支援

例：

#include <X11/Intrinsic.h>
#include <X11/StringDefs.h>

void on_expose(Widget widget, XtPointer client_data, XEvent *event, Boolean *continue_to_dispatch) {
    printf("Expose event triggered!\n");
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    XtAppContext app_context;
    Widget top_wid;

    top_wid = XtVaAppInitialize(&app_context, "XtExample", NULL, 0, &argc, argv, NULL, NULL);

    XtAddEventHandler(top_wid, ExposureMask, False, on_expose, NULL);

    XtRealizeWidget(top_wid);
    XtAppMainLoop(app_context);

    return 0;
}

基本コンポーネント

ウィンドウ管理

メインウィンドウ
ダイアログ
ポップアップ
モーダルウィンドウ

レイアウト管理

垂直/水平ボックス
グリッドレイアウト
フレックスレイアウト
アンカーレイアウト

基本ウィジェット

ボタン
テキスト入力
ラベル
チェックボックス
ラジオボタン
コンボボックス

高度なウィジェット

ツリービュー
テーブル
タブコントロール
プログレスバー
スライダー

イベント処理

イベントモデル

// Qt例
connect(button, &QPushButton::clicked, this, &MyClass::handleClick);

// GTK例
g_signal_connect(button, "clicked", G_CALLBACK(handle_click), NULL);

シグナル/スロット

class MyWidget : public QWidget {
    Q_OBJECT
public slots:
    void handleEvent();
signals:
    void eventOccurred();
};

スタイリング

CSS統合

/* QSSスタイル (Qt) */
QPushButton {
    background-color: #4CAF50;
    color: white;
    border-radius: 4px;
}

/* GTKスタイル */
button {
    background-color: #4CAF50;
    color: white;
    border-radius: 4px;
}

テーマ設定

// Qt
app.setStyle("Fusion");

// GTK
gtk_style_context_add_provider_for_display(display, provider, priority);

データバインディング

モデル/ビューアーキテクチャ

// Qtの例
QStringListModel *model = new QStringListModel();
QListView *view = new QListView();
view->setModel(model);

プロパティバインディング

// Qt
QObject::connect(source, SIGNAL(valueChanged(int)),
                target, SLOT(setValue(int)));

グラフィックスとアニメーション

2Dグラフィックス

void paintEvent(QPaintEvent *) {
    QPainter painter(this);
    painter.drawRect(10, 10, 100, 100);
}

アニメーション

QPropertyAnimation *animation = new QPropertyAnimation(widget, "geometry");
animation->setDuration(1000);
animation->setStartValue(QRect(0, 0, 100, 100));
animation->setEndValue(QRect(200, 200, 100, 100));

国際化

文字列の翻訳

// Qt
QString text = tr("Hello World");

// GTK
char *text = _("Hello World");

ロケール設定

QLocale::setDefault(QLocale(QLocale::Japanese));

アクセシビリティ

スクリーンリーダーサポート

widget->setAccessibleName("Button Description");
widget->setAccessibleDescription("Detailed description");

キーボードナビゲーション

widget->setFocusPolicy(Qt::StrongFocus);
widget->setTabOrder(widget1, widget2);

パフォーマンス最適化

レンダリング最適化

// ダブルバッファリング
widget->setAttribute(Qt::WA_DoubleBuffered);

// 部分更新
widget->update(rect);

メモリ管理

// オブジェクト所有権
widget->setParent(parent);
QScopedPointer<QWidget> widget(new QWidget);

デバッグとテスト

デバッグツール

// Qtデバッグ出力
qDebug() << "Debug message";
qWarning() << "Warning message";

ユニットテスト

class TestGui : public QTest {
    Q_OBJECT
private slots:
    void testButton() {
        QTest::mouseClick(button, Qt::LeftButton);
        QCOMPARE(result, expected);
    }
};

クロスプラットフォーム対応

プラットフォーム固有のコード

#ifdef Q_OS_WIN
    // Windowsの場合
#elif defined(Q_OS_MAC)
    // macOSの場合
#else
    // その他のプラットフォーム
#endif

環境検出

if (QSysInfo::productType() == "windows") {
    // Windows固有の処理
}

まとめ

GUIツールキットは現代のアプリケーション開発に不可欠なツールです。主要な考慮点：

適切なツールキットの選択
プラットフォーム要件の理解
パフォーマンスとメモリ管理
アクセシビリティとユーザビリティ
テストと品質保証

これらの要素を適切に考慮することで、高品質なGUIアプリケーションを開発できます。