人機(jī)交互界面作為一個獨立的、重要的研究領(lǐng)域受到了世界各計算機(jī)廠家的 關(guān)注。并成為90年代計算機(jī)行業(yè)的又一競爭領(lǐng)域。從計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程來看， 人機(jī)交互界面技術(shù)還引導(dǎo)了相關(guān)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，是新一代計算機(jī)系統(tǒng)取得成 功的保證。


　　80年代已來，計算機(jī)的軟件和硬件技術(shù)取得了較大的發(fā)展，同時，計算機(jī)的 使用者也從計算機(jī)專家迅速擴(kuò)大到了廣大未受過專門訓(xùn)練的普通用戶，由此極大 地提高了用戶界面在系統(tǒng)設(shè)計和軟件開發(fā)中的重要性，強烈地刺激了人機(jī)交互界 面的進(jìn)步。


　　人－計算機(jī)的交互作用是通過用戶界面來實現(xiàn)的。與傳統(tǒng)人－機(jī)系統(tǒng)不同的 是，人－計算機(jī)系統(tǒng)中的交互形式已成為用戶與計算機(jī)兩個“智能系統(tǒng)”之間的 通訊和對話。


　　在計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的初期，由于系統(tǒng)的運行速度慢、價格昂貴并且可靠性差， 不可能進(jìn)行交互使用，用戶必須調(diào)整自己的行為去適應(yīng)機(jī)器的要求。因此，與計 算機(jī)使用中的其它問題相比，界面只是一個小問題。隨著計算機(jī)性能的提高，系 統(tǒng)能夠用一部分資源來處理人－計算機(jī)界面，用戶界面設(shè)計開始引起人們的注意。


　　用戶界面的發(fā)展對計算機(jī)系統(tǒng)整體性能的提高所具有的重要性已經(jīng)得到了人 們的高度重視，與此同時，圍繞人機(jī)建模業(yè)已形成了計算機(jī)產(chǎn)業(yè)又一新的競爭領(lǐng) 域。在美國人機(jī)建模研究在信息技術(shù)中被列為與軟件和計算機(jī)并列的六項國家關(guān) 鍵技術(shù)之一，并被認(rèn)為“對于計算機(jī)工業(yè)有著突出的重要性，對其它工業(yè)也是很 重要的”。美國國防關(guān)鍵技術(shù)計劃不僅把人機(jī)交互界面列為軟件技術(shù)發(fā)展的重要 內(nèi)容之一，而且還專門增加了與軟件技術(shù)并列的人－系統(tǒng)界面一項內(nèi)容。日本也 提出了FPIEND21計劃（Future Personalized Information Enviroment Develop- ment)，其目標(biāo)就是要開發(fā)21世界的計算機(jī)界面。


　　我國在人機(jī)界面方面的設(shè)計與國際同類研究相比還存在較大差距。目前的研 究僅僅著重于支持界面的軟件和硬件，對界面本身還缺少深入的研究，用戶界面 的設(shè)計還沒有成為軟件設(shè)計中獨立的一部分，也缺少新的人機(jī)界面設(shè)計技術(shù)。而 另一方面，計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和計算機(jī)的普及應(yīng)用卻對人機(jī)界面的研究提出了越 來越高的要求。


　　進(jìn)入九十年代計算機(jī)軟件開發(fā)已進(jìn)入了以開發(fā)軟件工具和建立軟件開發(fā)環(huán)境 為目標(biāo)的時代。作為支持人機(jī)交互軟件開發(fā)環(huán)境的用戶界面管理系統(tǒng)UIMS正日益 受到人們的關(guān)注和重視。今后UIMS將有可能進(jìn)入各類實際軟件開發(fā)環(huán)境，成為繼 DBMS之后的又一個重要的軟件開發(fā)環(huán)境和工具。

　　軟件界面是人－機(jī)之間的信息界面，從某種意義上講，它比硬件和工作環(huán)境 更為重要。優(yōu)化軟件界面就是要合理設(shè)計和管理人－ 機(jī)對話的結(jié)構(gòu)。對話的結(jié)構(gòu) 設(shè)計一般可分為初始設(shè)計、形式評價和總結(jié)評價三個階段。


　　2.1人類工程學(xué)


　　人類工程學(xué)是一門應(yīng)用廣泛的綜合性邊緣學(xué)科，作為一門獨立的學(xué)科，人類 工程學(xué)在我國的歷史還很短，我國的心理學(xué)家、人類學(xué)家、勞動保護(hù)和醫(yī)學(xué)工作 者、機(jī)械工程師正結(jié)合自己的領(lǐng)域，開展這方面的工作。


　�。�1）人類工程學(xué)中人的特性


　　人在系統(tǒng)中是主體，任何先進(jìn)的機(jī)器都是由人設(shè)計的，由人操縱的，所以系 統(tǒng)工作效率的優(yōu)劣、安全性，很大程度上決定于人的工作狀況。人類工程學(xué)中要 研究人對外界信息的感知特性，人對信息的加工、處理及思維能力，人的學(xué)習(xí)、 記憶特性，人的自身節(jié)率等等。


　　1) 人的感覺功能


　　a. 視覺 人們通過視覺器官認(rèn)識外界事物，由大腦產(chǎn)生正確的思考，視覺 對勞動的產(chǎn)量、質(zhì)量及安全均有影響，還影響到勞動者的心理活動過程。


　　b. 聽覺 人耳對聲音響度的感覺主要是和聲強有關(guān)。人接受聽覺信息要比 接受視覺信息快。據(jù)測定，人的聽覺反應(yīng)時間約為120－150ms，較光信息快30－ 50ms。聽覺信號常用于報警。


　　c. 觸覺等 人們通過觸覺器官接受物體的空間位置、形狀、表面情況和原 材料等信息。


　　2) 人的信息處理及輸出特性


　　a. 人的反應(yīng)時間 操作者在操縱、監(jiān)視設(shè)備時，從出現(xiàn)信號刺激到采取相 應(yīng)動作，存在一個反應(yīng)時間。人體的運動系統(tǒng)反應(yīng)速度比較緩慢，神經(jīng)肌肉接頭 的反應(yīng)延遲時間為0.1－0.2s.


　　b. 人的信息傳輸 信息在神經(jīng)系統(tǒng)中的傳輸，是由不同的感覺通道，傳輸 不同的信息，如視覺系統(tǒng)的單個神經(jīng)纖維能傳輸不同的顏色信息，信息的傳輸速 率是一個重要的物理量。


　　3) 人機(jī)分工


　　設(shè)計人機(jī)交互界面，進(jìn)行人機(jī)分工時，要充分發(fā)揮人機(jī)的各自特點�？刹捎� 最大最小原則，即人承擔(dān)的工作量應(yīng)盡量少或最少，機(jī)器承擔(dān)的工作量應(yīng)最大， 在最大限度利用機(jī)器的同時，充分發(fā)揮人的積極因素。人機(jī)結(jié)合并充分注意人的 主導(dǎo)地位，將有效地保證系統(tǒng)的可靠性和壽命。


　�。�2）計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)圖形學(xué)中的人的因素


　　利用CAD技術(shù)并結(jié)合CAM技術(shù)可以大大縮短產(chǎn)品的設(shè)計－制造周期，CAD已經(jīng) 成為制造業(yè)中求生存的一種主要手段。CAD中主要的人的因素問題有：CAD硬件中 的圖形終端、輸入裝置和菜單設(shè)計，CAD系統(tǒng)中人的信息加工能力，如有關(guān)CAD顯 示的視覺、CAD中的空間推理、CAD中的問題解決及運動反應(yīng)等過程；CAD系統(tǒng)中 人機(jī)功能分配；CAD系統(tǒng)中的工作設(shè)計、人員選拔和訓(xùn)練等。


　�。�3）計算機(jī)輔助制造中的人的因素


　　CAM可被廣義地認(rèn)為是在制造業(yè)的管理、控制和運行中有效地應(yīng)用計算機(jī)的一 項新技術(shù)，其最終目標(biāo)是要建成CIMS，它將是一項在21世紀(jì)最具競爭力的技術(shù)。 認(rèn)知工程學(xué)在CAM領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容：自動化與工作分片、CAM中的人的決策和 自動化制造中人的監(jiān)控。


　　2.2 人機(jī)界面設(shè)計原則


　�。�1）媒體最佳組合


　　媒體界面的成功并不在于僅向用戶提供豐富的媒體，而應(yīng)在了解媒體的功能、 選擇方法的基礎(chǔ)上，在相關(guān)理論的指導(dǎo)下，在語義層上將各種媒體有機(jī)地結(jié)合起 來以更有效地傳遞信息。


　　（2）界面分析與規(guī)范


　　在人機(jī)界面設(shè)計中，首先應(yīng)進(jìn)行界面設(shè)計分析，即收集有關(guān)用戶及其應(yīng)用環(huán) 境信息以后，進(jìn)行用戶特性分析，用戶任務(wù)分析，記錄用戶有關(guān)系統(tǒng)的概念、術(shù) 語，這項工作可與應(yīng)用系統(tǒng)分析結(jié)合進(jìn)行。分析任務(wù)中對界面設(shè)計要有界面規(guī)范 說明，選擇界面設(shè)計類型，并確定設(shè)計的主要組成部分。


　　由于人機(jī)界面是為適合人的需要而建立的，所以要清楚使用該界面用戶的類 型，要了解用戶使用系統(tǒng)的頻率、用途及對用戶的綜合知識和智力的測試，這些 均是用戶設(shè)計中的內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生任務(wù)規(guī)范說明，進(jìn)行任務(wù)設(shè)計。任務(wù)設(shè) 計的目的在于重新組織任務(wù)規(guī)范說明以產(chǎn)生一個更有邏輯性的編排。設(shè)計應(yīng)精心 地分別給出人與計算機(jī)的活動，使設(shè)計者較好地理解在設(shè)計一個界面時所遇到的 問題，這樣形成系統(tǒng)操作手冊、訓(xùn)練文件和用戶指南的基礎(chǔ)。在考慮用戶工作方 式及系統(tǒng)環(huán)境和支持等因素下，精心任務(wù)設(shè)計。


　　任務(wù)確定之后，要決定界面類型。目前有多種人機(jī)界面設(shè)計類型，各有不同的 品質(zhì)和性能，因此設(shè)計者要了解每種類型的優(yōu)點和限制。大多數(shù)界面使用一種以 上的設(shè)計類型。下表列出了常用界面類型的優(yōu)缺點。 表1


　　3.圖標(biāo)：用圖像代表功能


　　非常容易學(xué)，易用（鼠標(biāo)操作〕，語言獨立性強，編程較容易 占具屏幕可觀的空間，表達(dá)抽象概念描述力差，需文字解釋，需圖形硬件和軟件支持 初學(xué)者。有形成國際會話語言的趨勢


　　4.表格填寫 使用速度快、易用、容易掌握 僅適合于數(shù)據(jù)輸入，不高級 數(shù)據(jù)錄入中用得最廣泛的會話類型，用于顯示和恢復(fù)界面，編輯初始界面


　　5.命令語言（單字命令到復(fù)雜語法的命令〕 使用功能強，靈活，是界面可控制系統(tǒng)的高級方法，對屏幕空間使用十分經(jīng)濟(jì) 學(xué)習(xí)困難（學(xué)習(xí)代碼和語言條款〕，用戶需要系統(tǒng)功能的某些知識，使用困難，研究 該界面工作量大 會使用復(fù)雜命令界面的熟練用戶，用戶發(fā)起和控制的對話


　　6.自然語言 自然的交流 難于編程實現(xiàn)，語言識別困難，會出現(xiàn)二義性，輸入慢 在有限制的問題中使用，可用于用戶發(fā)出的會話


　　2.3菜單屏幕設(shè)計的一些準(zhǔn)則


　�。�1）按任務(wù)語義來組織菜單（單一菜單、線狀序列、樹狀結(jié)構(gòu)、非循環(huán)和循環(huán) 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)〕；


　　（2）廣而淺的菜單樹優(yōu)先于窄而淺的菜單樹；


　�。�3）用圖形、數(shù)字或標(biāo)題來顯示位置；


　　（4）用選項名稱來作樹的標(biāo)題；


　　（5）根據(jù)含義將選項分組；


　�。�6）根據(jù)含義將選項排序；


　�。�7）選項力求簡短，以關(guān)鍵詞開始；


　　（8）語法、布局、用詞前后一致；


　�。�9）允許超前鍵入、超前跳轉(zhuǎn)或其它捷徑；


　�。�10）允許跳轉(zhuǎn)到前層的菜單和主菜單；


　�。�11）考慮聯(lián)機(jī)求助、新穎選擇機(jī)制、響應(yīng)時間、顯示速率和屏幕尺寸。


　　2.4 錯誤處理


　　在一個交互系統(tǒng)中，由于操作者的個人原因，經(jīng)常會產(chǎn)生誤操作，包括鍵入錯誤、 數(shù)據(jù)輸入錯誤等。同樣，在用戶編制的程序或設(shè)備連接時也可能會有錯誤。 一個好的交互系統(tǒng)不能要求操作者不犯錯誤，但應(yīng)該具有較強的處置各種錯誤的能力， 除了在軟件設(shè)計時注意各種容錯機(jī)制、魯棒性技術(shù)及各種診斷措施以外，在計算機(jī)用 戶界面上應(yīng)提供各種避免用戶操作錯誤的提示及各種錯誤信息的分析。


　�。�1）錯誤輸入


　　1）數(shù)據(jù)錄入錯誤


　　在各類數(shù)據(jù)處理軟件中，數(shù)據(jù)錄入的錯誤是經(jīng)常發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié)，為了減少用戶 在錄入時的錯誤，應(yīng)采用一系列措施。


　　a. 對用戶輸入在屏幕上予以“回答”；


　　b. 對用戶在屏幕上的交互輸入，應(yīng)提供暫存文件以記錄全部輸入，以便全部數(shù) 據(jù)輸入完后或臨時需要時進(jìn)行檢查和確認(rèn)；


　　c. 對用戶各種輸入應(yīng)提供檢查；


　　d. 對于數(shù)據(jù)庫中的重要數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行嚴(yán)格的復(fù)查核對。


　　2）控制輸入


　　控制輸入的內(nèi)容與用戶界面的風(fēng)格、控制方式有關(guān)。在有的菜單選項用戶界面 上，往往提供一組編號菜單項，用戶輸入一個號碼后，立即可進(jìn)入該號指定的項目。 采用這種方法雖然可以減少按鍵，提供操作效率，但在誤按號碼后將會引起錯誤。


　　a. 對錯誤命令應(yīng)提供反饋信息，告訴用戶正確的命令格式及參數(shù)；


　　b. 對文件操作的命令只對該文件的副本進(jìn)行，以便在必要時仍可從文件的原稿 中恢復(fù)；


　　c. 對一些影響重大的命令需要由用戶再次確認(rèn)；


　　d. 建立命令的歷史文件，這是對系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)的最有效措施，它對于不同開發(fā) 階段的錯誤情況獲取都是有用的。


　　3）其它錯誤


　　在一個交互系統(tǒng)中，各個部分都可能出現(xiàn)錯誤，包括硬件錯誤和軟件錯誤。在 設(shè)計系統(tǒng)時，應(yīng)允許采用不同廠商的設(shè)備，且設(shè)備不同也不應(yīng)引起錯誤，這就是設(shè) 備的獨立性問題。


　　4）錯誤信息


　　如何向用戶提供確切的錯誤信息是系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要問題。過去有許多用 戶不愛使用某些系統(tǒng)，并不是因為其功能太弱，而是因為遇到錯誤時提示用戶的信 息太少。一個好的用戶界面，不僅應(yīng)該具有容錯、檢錯的能力，而且在錯誤出現(xiàn)后， 應(yīng)讓用戶清楚了解其錯誤的性質(zhì)和位置，以便由用戶克服其錯誤，下面是有關(guān)錯誤 信息的設(shè)計原則：


　　a. 盡可能使錯誤信息準(zhǔn)確和定位；


　　b. 應(yīng)指明用戶針對這類錯誤應(yīng)如何做；


　　c. 語言應(yīng)簡潔、明確，盡可能用通俗易懂的詞匯；


　　d. 避免使用指責(zé)性語言，語氣盡可能友善，但應(yīng)給以告誡；


　　e. 對于錯誤信息應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的實際情況進(jìn)行分層提示；


　　f. 應(yīng)保持錯誤信息的風(fēng)格一致，包括信息出現(xiàn)的位置，是否用對話框或窗口， 術(shù)語及縮寫等；


　　g. 盡可能采用可視的圖形信息及音響效果。


　　2.5 人機(jī)界面設(shè)計的評價


　　評價是人機(jī)界面設(shè)計的重要組成部分，但往往被設(shè)計者忽視。通常評價在最后 產(chǎn)品上進(jìn)行，但若在系統(tǒng)設(shè)計初期就進(jìn)行，或?qū)υ�型進(jìn)行評價，就能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計 缺陷，避免人力、物力的浪費。


　　對界面設(shè)計的質(zhì)量評價通�？捎盟捻椈�本要求衡量：


　�。�1）界面設(shè)計是否有利于用戶目標(biāo)的完成？


　　（2）界面學(xué)習(xí)和使用是否容易？


　�。�3）界面使用效率如何？


　�。�4）設(shè)計的潛在問題有那些？


　　而對界面的總體設(shè)計和具體功能塊設(shè)計，則可用上面提到的各類界面設(shè)計準(zhǔn)則 根據(jù)其應(yīng)用對象進(jìn)行綜合測試。具體要求的界面品質(zhì)，可照以下幾項參考：


　�。�1）適應(yīng)性。衡量界面在幫助用戶完成一項或多項任務(wù)時的滿意程度。


　�。�2）有效性。度量指標(biāo)錯誤率、任務(wù)完成時間、系統(tǒng)各設(shè)備使用率等。


　�。�3）易學(xué)習(xí)性。從系統(tǒng)開始使用一段時間后，錯誤率下降的情況、完成任務(wù) 時間減少的情況、正確調(diào)用設(shè)備及命令的情況以及用戶知識增加的情況來評測。


　�。�4）系統(tǒng)設(shè)備及功能使用面。若有些設(shè)備或功能任何用戶都未用過，則可能 設(shè)計有誤。


　�。�5）用戶滿意程度。以用戶滿意程度、發(fā)現(xiàn)問題多少及使用興趣來衡量。


　　界面評估采用的方法已由傳統(tǒng)的知覺經(jīng)驗的方法，逐漸轉(zhuǎn)為科學(xué)的系統(tǒng)的方法 進(jìn)行。傳統(tǒng)經(jīng)驗方法有如下幾種：


　�。�1）實驗方法。在確定了實驗總目標(biāo)及所要驗證的假設(shè)條件后，設(shè)計最可靠的 方法是隨機(jī)和重復(fù)測試。


　�。�2）監(jiān)測方法。即觀察用戶行為。觀察方法有多種，如直接監(jiān)測，錄像監(jiān)測， 系統(tǒng)監(jiān)測等。


　　（3）調(diào)查方法。這種方法可為評價提供重要數(shù)據(jù)，在界面數(shù)據(jù)的任何階段均可 使用。調(diào)查方法可以采用調(diào)查表（問卷〕或面談方式。調(diào)查收集到的大多是主觀數(shù) 據(jù)，主要了解用戶使用該界面的情況，對界面的態(tài)度和意見。

　　.1 X窗口系統(tǒng)


　　窗口系統(tǒng)是控制位圖顯示設(shè)備與輸入設(shè)備的系統(tǒng)軟件。它所管理的資源有屏幕、 窗口、象素映象（pixmap)、色彩表、字體、光標(biāo)、圖形資源及輸入設(shè)備。


　　窗口系統(tǒng)向用戶提供下列界面：


　　1) 應(yīng)用界面


　　2) 編程界面


　　3) 窗口管理界面


　　美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會于1990年5月把窗口系統(tǒng)X.11.3版本正式發(fā)布為美國 國家標(biāo)準(zhǔn)文件（編號為FIPS－PUB－158）。該標(biāo)準(zhǔn)共包括4個內(nèi)容：


　　（1）X協(xié)議（X protocol)


　　X窗口系統(tǒng)實際上由核心協(xié)議所定義。協(xié)議包括四個方面：請求(request)、 回答(reply)、出錯(error)及事件(event)。X協(xié)議共有120個請求，可擴(kuò)充至256 個。整個協(xié)議描述客戶與服務(wù)器進(jìn)程通訊的語法結(jié)構(gòu)與語義。


　�。�2〕X庫函數(shù)(Xlib)


　　X庫函數(shù)是X窗口系統(tǒng)的C語言編程界面，是向應(yīng)用程序員提供的低級編程界面。 X庫把參數(shù)封裝為協(xié)議請求，利用IPC機(jī)制發(fā)射給服務(wù)器進(jìn)程。X庫共有320多個函數(shù)， 可分為系統(tǒng)功能（連接的建立與撤除等）、窗口功能（窗口屬性與操作）、通訊功 能（圖原、通訊屬性、正文字體、區(qū)域、圖像等）、色彩功能（色彩表操作）、事 件功能（輸入事件及窗口事件處理）及其它功能（原子、實用函數(shù)）。


　�。�3）X工具箱本征函數(shù)（X toolkit intrinsics) X工具箱是在X庫上的高級 編程界面。它向用戶提供菜單、對話框、圖符等各種圖形界面元素的編程手段。X 工具箱包含兩部分：Widget集及Intrinsics函數(shù)集。前者是具有一定風(fēng)格及外觀的 圖形界面元素對象集，它與特定風(fēng)格有關(guān)；后者是利用這些對象編程時的通用函數(shù)， 共有270個函數(shù)，包括界面函數(shù)與應(yīng)用程序聯(lián)系的“回調(diào)函數(shù)”等。


　�。�4）字體標(biāo)準(zhǔn)格式（BDF,Bitmap Distributed Format) 這是X窗口系統(tǒng)所提 供各種字體的標(biāo)準(zhǔn)位圖(bitmap)的組成規(guī)定。


　　X窗口系統(tǒng)的一個重要設(shè)計思想是提供實現(xiàn)各種界面的機(jī)制，而不是策略。由 于上述四部分只規(guī)定了應(yīng)用程序員的編程接口，因而不同廠商或用戶可在它們之 上實現(xiàn)各種窗口管理程序及界面外觀。由此，X窗口系統(tǒng)成為工作站各用戶界面的 基礎(chǔ)、事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。


　　窗口是X窗口系統(tǒng)的一個重要資源，是屏幕上的一個矩形區(qū)域（透明窗口無此 區(qū)域邊框〕。它實質(zhì)上是位圖輸出設(shè)備及輸入設(shè)備的一個抽象，有自己的坐標(biāo)及感 興趣的事件等。X窗口系統(tǒng)有一個根窗口覆蓋整個屏幕，應(yīng)用程序的窗口均為根窗 口的子窗口。這樣所有窗口構(gòu)成了樹形結(jié)構(gòu)，子窗口大小不能超出父窗口。X窗口 系統(tǒng)中窗口的樹形結(jié)構(gòu)為應(yīng)用程序的多級抽象提供了清晰的概念。


　　X窗口系統(tǒng)的運行環(huán)境應(yīng)該是在具有進(jìn)程間通信機(jī)制的操作系統(tǒng)上工作，例如 有TCP/IP（支持Socket機(jī)制〕網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的UNIX操作系統(tǒng)上工作。此時，應(yīng)在后臺運 行服務(wù)器進(jìn)程(X Server)、窗口管理程序(uwm)及終端仿真程序(X term)。有以上 三個進(jìn)程，就可以在窗口系統(tǒng)下執(zhí)行各種命令，用鼠標(biāo)或鍵盤管理窗口，運行各種 應(yīng)用程序。X窗口提供了極強的顯示管理及輸入設(shè)備的管理功能，是工作站上CAD軟 件及其用戶界面的主要支撐環(huán)境，已成為工作站窗口系統(tǒng)事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。X窗 口系統(tǒng)也要求可觀的計算機(jī)資源。


　　3.2 OSF/Motif和OPEN LOOK


　　X窗口系統(tǒng)提供了一系列構(gòu)造用戶界面的機(jī)制，包含協(xié)議、庫函數(shù)、工具箱本 征函數(shù)及字體格式等。但它并不提供某種具體的用戶界面風(fēng)格。在X窗口系統(tǒng)之上 已經(jīng)構(gòu)造了具有不同用戶界面風(fēng)格的高級界面對象集，通常稱為Widget Set。它們 各有不同的視感（look & feel)，其中對象可以包括窗口、菜單、對話框、按鈕、 圖符、邊框等。一種風(fēng)格的某種Widget Set為用戶提供了一種外觀統(tǒng)一的圖形用戶 界面，也為應(yīng)用程序員提供了面向?qū)ο蟮膽?yīng)用編程界面（API〕。OSF/Motif是由開 放軟件基金會（OSF〕1989年發(fā)布的圖形用戶界面規(guī)范。它以UNIX操作系統(tǒng)用X窗口 系統(tǒng)為軟件平臺，吸取了IBM OS/2的Presentation Manager,MS-Dos及HP newware 界面風(fēng)格的特點，提供了風(fēng)格(style)、窗口管理、工具箱、用戶界面語言（UIL〕 等一系列機(jī)制及規(guī)定。OSF/Motif已在多種硬件平臺及操作系統(tǒng)上工作。OPEN LOOK 是由UNIX國際1988年發(fā)布的圖形用戶界面規(guī)范，它已作為UNIX系統(tǒng)第四、第五版本 發(fā)布的重要組成部分正式使用。它也在許多工作站上實現(xiàn)并推廣使用。


　　3.3 Windows


　　1986年Microsoft公司為IBM個人計算機(jī)的DOS環(huán)境開放了Windows窗口系統(tǒng)，后來 經(jīng)過大量改進(jìn)，于1990年正式發(fā)布了Windows3.0版本。由于該窗口系統(tǒng)在儲存管理 上突破了原來DOS 640KB的限制，從而具有強的功能，為在DOS環(huán)境提供了可實用的 圖形用戶界面。MS-Windows的出現(xiàn)，使得DOS環(huán)境下的大量CAD/CAM軟件有了十分強 的窗口環(huán)境支持，從而使得CAD/CAM的用戶界面更加方便、一致。MS－Windows已成 為在DOS環(huán)境圖形用戶界面的主要產(chǎn)品。 Windows窗口系統(tǒng)是基于核心的窗口系統(tǒng)(Windows 95,Windows 98,Windows NT)， 其核心功能放在操作系統(tǒng)內(nèi)。由于Windows窗口環(huán)境具有風(fēng)格一致的操作界面，在 Windows環(huán)境下開發(fā)的應(yīng)用軟件具有同樣的界面風(fēng)格因而易學(xué)易用。這種通用的操作 系統(tǒng)為界面各種對象的設(shè)計提供了過程化設(shè)計的平臺和工具箱，從而使界面設(shè)計實 現(xiàn)容易。

　　4.1界面工具系統(tǒng)(FITOOL)開發(fā)與實現(xiàn)


　�。�1）研究背景:


　　計算機(jī)用戶界面是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它直接關(guān)系到整個計算機(jī)系統(tǒng)的 可使用性和效率。經(jīng)驗表明開發(fā)高質(zhì)量的用戶界面，需花費大量的人力物力，且開發(fā) 周期較長。


　　傳統(tǒng)的用戶界面的設(shè)計與描述是基于＂嵌入＂方式進(jìn)行的，應(yīng)用程序設(shè)計人 員在設(shè)計軟件時，是按功能及界面兩方面要求混合編寫用戶界面和應(yīng)用功能兩部分程 序。這種開發(fā)方式忽略了用戶界面的個性，使程序復(fù)雜化，可維護(hù)性差。當(dāng)前計算機(jī) 軟件的開發(fā)已不再是將用戶界面和應(yīng)用功能兩部分混合編寫了。而是越來越傾向于二 者分別編寫，單獨編譯，再連接成可執(zhí)行文件。這是因為對不同的應(yīng)用系統(tǒng)，用戶界 面部分在邏輯上和處理方法上具有高度的相似性。而讓軟件開發(fā)人員花費大量的時間 與精力去開發(fā)一個很類似又不具有通用性的用戶界面程序顯然是不可取的。因此開發(fā) 能夠用規(guī)范化和規(guī)�；�生產(chǎn)的方法自動生成一致性的用戶界面的工具是用戶界面研究 的內(nèi)容。


　　用戶界面管理系統(tǒng)（UIMS）就是一種開發(fā)用戶界面的軟件工具。UIMS支持用戶界 面的表示、設(shè)計、實現(xiàn)、原型、執(zhí)行、評估和維護(hù)。UIMS能夠為整個環(huán)境提供一個友 好一致的人機(jī)界面，使用戶能以極其友好的方式幾乎能隨心所欲地使用此環(huán)境進(jìn)行軟 件開發(fā)，即使得此環(huán)境具有友好的交互介質(zhì)、友好的界面方式、友好的屏幕式樣。


　�。�2）UIMS的表示方法：


　　UIMS的表示方法主要包含人機(jī)界面的規(guī)格說明和它與人文因素、應(yīng)用程序及其數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系等。UIMS邏輯結(jié)構(gòu)模型中幾個主要層次的表示方法，其中除了對話層的 表示方法比較成熟、研究成果豐富外，其它層次的表示方法尚有待發(fā)展。


　　1)外形層的表示方法


　　外形層的表示方法主要涉及用戶輸入輸出信息的處理。需要解決如下問題：


　　a. 如何處理和表示圖形的輸入輸出。


　　b. 如何適應(yīng)多媒體的需要，將輸入輸出信息擴(kuò)充到視頻、語音、動畫、仿真等。


　　c. 如何適應(yīng)智能人機(jī)界面規(guī)格說明的需要，即信息流的內(nèi)外映射中如何包含簡 單的基于人機(jī)界面設(shè)計規(guī)格的決策，使一對一映射的關(guān)系擴(kuò)充到多對一、多對多的映 射關(guān)系。


　　2)對話層的表示方法：


　　對話層的表示方法比較多，Green M(1986)，Myers BA(1989)等曾先后對對話層 的表示方法進(jìn)行了如下分類：


　　a. 基于語言的表示方法


　　即界面設(shè)計者用一種專門的人機(jī)界面描述語言uidl來說明界面。這種語言可能 有多種形式：菜單網(wǎng)絡(luò)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、上下文無關(guān)文法、事件語言、面向?qū)ο笳Z言 等。語言的主要任務(wù)是說明界面對話層的語法，即輸入輸出動作的合法順序。


　　菜單網(wǎng)絡(luò)：是最簡單的表示方法，即支持菜單的層次或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。


　　狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)是由一組狀態(tài)組成。在由每個狀態(tài)出發(fā)的邊上 標(biāo)志出一個輸入詞碼，它能引起轉(zhuǎn)移到該邊另一端的狀態(tài)。除輸入詞碼外，有些系 統(tǒng)的邊上標(biāo)出了被調(diào)用的應(yīng)用子程序和被顯示的輸出內(nèi)容。但是使用這種方法，界 面和應(yīng)用程序的聯(lián)系是通過很多全程變量實現(xiàn)的，所有的狀態(tài)必須有清楚的邊來反 映所有可能出現(xiàn)的錯誤輸入和公用命令。


　　上下文無關(guān)文法：即使用上下文無關(guān)文法來描述用戶和程序之間的對話，且大 多以編譯器為基礎(chǔ)。


　　事件語言：在事件語言中，輸入詞碼被認(rèn)為是事件并立即送事件處理器．這些 處理器能產(chǎn)生輸出事件，改變系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)，或調(diào)用應(yīng)用子程序．


　　面向?qū)ο笳Z言：即提供一個面向?qū)ο蟮目蚣�，設(shè)計者在該框架內(nèi)編寫界面程序。


　　b. 基于圖形的表示方法：


　　基于圖形的UIMS讓用戶或至少部分地讓用戶使用鼠標(biāo)器直接將對象放到屏幕上 來定義界面．它把界面的圖示表示作為最重要的一個方面，而圖形工具是說明這種 表示的最合適的方法。


　　c. 基于應(yīng)用語義過程的表示方法：


　　即從應(yīng)用的語義過程規(guī)格說明自動生成界面，并且讓設(shè)計者修改界面以改進(jìn)它 的性能。


　　3)應(yīng)用層的表示方法：


　　目前應(yīng)用界面模型和應(yīng)用層的表示方法很不成熟，仍舊處于發(fā)展初期。作為可 供實用的實用界面模型，至少必須包含如下三個內(nèi)容：


　　a. 它必須包含與用戶和人機(jī)界面有關(guān)的應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的說明；


　　b. 它必須包含人機(jī)界面調(diào)用的應(yīng)用子程序的說明，例如子程序名、運算對象 等．這實際上是定義了人機(jī)界面和應(yīng)用程序之間的界面；


　　c. 必須列舉應(yīng)用程序?qū)τ脩舻南拗疲畯亩�使人機(jī)界面排除了許多可能引起語 義錯誤的操作，避免了對應(yīng)用程序的破壞。


　　正在研究的應(yīng)用層的表示方法有兩類：


　　一是對象 — 算子法．對象對應(yīng)于應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算子對應(yīng)于人機(jī)界 面調(diào)用的應(yīng)用子程序。


　　二是基于關(guān)系和一階邏輯．關(guān)系用來表示應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而一階邏輯 模型的說明用來表示應(yīng)用子程序。


　　4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)


　　FITOOL支持用戶界面管理系統(tǒng)（UIMS）的Seeheim模型，基于Motif和X-Windows， 運行于UNIX操作系統(tǒng)。


　　FITOOL對話層的表示方法采用面向?qū)ο蟊硎痉椒ńY(jié)合圖形表示方法，使系統(tǒng)具 有直接操縱的特點。


　　FITOOL由如下幾部分組成：（結(jié)構(gòu)圖見圖4-1）


　　a. 窗口編輯器


　　窗口編輯器管理并生成各種初始化窗口。用戶若要創(chuàng)建界面必須先運行此模塊， 這既是初始化界面結(jié)構(gòu)也是初始化管理內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鏈表。


　　b. 原始構(gòu)件編輯器


　　原始構(gòu)件編輯器提供了各種界面構(gòu)件，用戶可按自己的需求用鼠標(biāo)點取相應(yīng)的 界面構(gòu)件，并可對其進(jìn)行任意配置，直到滿意為止。


　　c. 管理器編輯器


　　管理器編輯器提供了各種界面管理器構(gòu)件，這些構(gòu)件有的可以管理一個后代， 有的可以管理若干個后代，用戶可按自己對界面總體的要求需求用鼠標(biāo)點取合適的 界面管理器構(gòu)件，并可對其資源進(jìn)行任意配置，直到滿意為止。


　　圖4-1 FITOOL 結(jié)構(gòu)圖


　　d. 菜單編輯器


　　菜單編輯器可以單獨進(jìn)行使用，用戶可以創(chuàng)建下拉式菜單，選項式菜單，彈 出式菜單，菜單可以是文字式，圖符式或圖符文字混合式。


　　e. 對話框編輯器


　　對話框編輯器提供了各種對話形式，用戶可按要求自行創(chuàng)建和配置。


　　f . 資源修改模塊


　　資源修改模塊可單獨運行以對所產(chǎn)生的界面的任何部分進(jìn)行資源的重新配置。


　　g. 界面瀏覽器；


　　界面瀏覽器可以瀏覽用戶已有的界面（文件），并可以重用之。


　　h. 界面／應(yīng)用對話編輯器


　　界面／應(yīng)用對話編輯器用來定義用戶界面與應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)的傳遞及動作的響應(yīng)。


　　i. 源代碼生成器


　　源代碼生成器用于生成用戶界面源程序（包括C文件和UIL件）.


　　j. 中英文文本編輯器


　　中英文文本編輯器可進(jìn)行任何文字編輯操作。


　　k. 編譯與連接模塊。


　　編譯與連接模塊用于編譯并連接用戶界面源程序生成執(zhí)行文件。


　　4.3系統(tǒng)功能


　　使用本文描述的工具，界面設(shè)計人員不需要專門掌握一種用戶界面描述語言， 而是通過界面編輯器來直接操縱屏幕上的可視對象，生成和修改用戶界面原型，并 能將結(jié)果立即顯示在屏幕上，達(dá)到＂所見即所得（WYSIWYW）＂的效果。


　　使用FITOOL，用戶可以任意布置自己的用戶界面，并最后得到相應(yīng)的用戶界 面及其源程序，并可以和應(yīng)用程序進(jìn)行聯(lián)編，最后形成可用的執(zhí)行文件。


　　使用FITOOL， 用戶需做如下工作：


　　(1). 描述，即理解應(yīng)用程序，確定用戶界面外觀和交互行為．


　　a. 確定所需的用戶界面構(gòu)件：


　　按照最終用戶界面的外觀和功能進(jìn)行界面布局描述和設(shè)計，這部分工作可以在 稿紙上完成，并列出所需要的界面構(gòu)件名稱及最終的配置。


　　b. 確定界面的層次關(guān)系：


　　有了界面的布局，啟動FITOOL，運行相應(yīng)模塊按步驟創(chuàng)建用戶界面。


　　c. 確定界面與應(yīng)用程序的對話結(jié)構(gòu)：


　　按應(yīng)用程序?qū)�界面響�?yīng)的要求，定義應(yīng)用與用戶界面之間的數(shù)據(jù)傳遞及相應(yīng)的 對話框。


　　(2)構(gòu)造用戶界面


　　a.運行窗口編輯器，創(chuàng)建并管理各種初始化窗口。用戶若要創(chuàng)建界面必須先 運行此模塊，這既是初始化界面結(jié)構(gòu)也是初始化管理內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鏈表。


　　b. 管理器編輯器提供了各種界面管理器構(gòu)件，這些構(gòu)件有的可以管理一個后 代，有的可以管理若干個后代，用戶可按自己對界面總體的要求需求用鼠標(biāo)點取合 適的界面管理器構(gòu)件，并可對其資源進(jìn)行任意配置，直到滿意為止。


　　c. 原始構(gòu)件編輯器提供了各種界面構(gòu)件，用戶可按自己的需求用鼠標(biāo)點取相 應(yīng)的界面構(gòu)件，并可對其進(jìn)行任意配置，直到滿意為止。


　　d. 菜單編輯器可以單獨進(jìn)行使用，用戶可以創(chuàng)建下拉式菜單，選項式菜單， 彈出式菜單，菜單可以是文字式，圖符式或圖符文字混合式。


　　e. 對話框編輯器提供了各種對話形式，用戶可按要求自行創(chuàng)建和配置。


　　f. 資源修改模塊可單獨運行以對所產(chǎn)生的界面的任何部分進(jìn)行資源的重新配置。


　　g. 界面瀏覽器可以瀏覽用戶已有的界面（文件），并可以重用之。


　　h. 界面／應(yīng)用對話編輯器用來定義用戶界面與應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)的傳遞及 動作的響應(yīng)。


　　i. 源代碼生成器用于生成用戶界面源程序（包括C文件和UIL文件）。


　　j. 中英文文本編輯器可進(jìn)行任何文字編輯操作。例如：編輯任何程序語言的源 程序或任何中英文文本文件。


　　k. 編譯與連接模塊用于編譯并連接用戶界面源程序生成執(zhí)行文件。


　　因此用戶可按事先確定的界面層次關(guān)系，用鼠標(biāo)選取相應(yīng)的界面構(gòu)件，并定制相 應(yīng)的資源，可隨時對字體和顏色進(jìn)行修改以滿足自己的要求，最后組裝成自己的界面。 并可得到相應(yīng)的源程序（*.c、*.h、*.uil），經(jīng)編譯后得到對應(yīng)的目標(biāo)文件（*.o、 *.uid），和應(yīng)用程序?qū)��?yīng)的目標(biāo)文件（*.o）進(jìn)行連接后可得到相應(yīng)的執(zhí)行文件。


　　（3〕測試用戶界面．


　　將生成的源程序與應(yīng)用程序的目標(biāo)文件經(jīng)連接后生成可執(zhí)行文件，經(jīng)運行如 發(fā)現(xiàn)不合要求，可進(jìn)行相應(yīng)的修改，直到滿足要求。


　　最后生成最終用戶界面（包括永久對象和臨時對象）和源程序。


　　4.4系統(tǒng)實現(xiàn)


　　系統(tǒng)的實現(xiàn)采用C++ 、C語言、Motif 及其用戶界面語言uil混合編寫而成。


　　Motif基于X—Windows的Xt 工具箱（Xt Intrinsics），是一個用C語言實現(xiàn)、 支持面向?qū)ο篌w系的程序庫；C++則是由C語言發(fā)展而來，但它直接提供面向?qū)ο笫?的編程方法。


　　Motif內(nèi)部使用的面向?qū)ο笫襟w系對Motif的應(yīng)用程序來說不會有絲毫的影響， 因為它提供面向函數(shù)的接口，調(diào)用程序?qū)�Motif及Xt Intrinsics內(nèi)部實現(xiàn)的細(xì)節(jié)不 必深究。因此從表面上看，Motif和其他C語言庫沒有任何區(qū)別。C++的設(shè)計允許程序 員輕易地使用象Motif這樣的C語言庫。C++還為面向?qū)ο笤O(shè)計方法和系統(tǒng)軟件設(shè)計方 法的結(jié)合提供了簡易的方法，它使得程序在受益于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的同時不失掉C的高 效性，更不必重新設(shè)計象X和Motif這樣的標(biāo)準(zhǔn)C庫函數(shù)。


　�。�1）OSF／Motif與C++混合編程


　　用C++的面向?qū)ο蟮奶匦赃M(jìn)行程序設(shè)計，并假設(shè)程序中的類代表令人感興趣的體 系結(jié)構(gòu)單元。用C++類封裝widget集合以創(chuàng)建一用戶界面組成部件的類，將Motif wi- dget作為基本單元來構(gòu)造它們的界面。一個組成部件不僅封裝了一個widget集合， 而且定義了整個組成部件的行為。


　　1)創(chuàng)建用戶界面組成部件


　　用C++類封裝widget集合以創(chuàng)建用戶界面組成部件的技術(shù)。即使用C++創(chuàng)建高一級 的、將一個或多個widget組合成一個邏輯群的用戶界面組成部件。這樣做的目的是不 用分離的類替換widget，而是用基本的Motif　widget，將一個應(yīng)用程序及其界面的 關(guān)鍵組成部件作為類實現(xiàn)。這樣的話，Motif本身是否是面向?qū)ο蟮牟⒉恢匾�，C++ 程序員可以直接調(diào)用Xt和Motif的函數(shù)來創(chuàng)建基本的Motif　widget。


　　使用C++類組合一組widget以創(chuàng)建更復(fù)雜的用戶界面組成部件。并且在一個C++ 類中，可以創(chuàng)建widget，并指定其資源和賦值回調(diào)等。這樣，一個C++類不僅封裝一 個widget集合，而且定義了整個組成部件的行為。其意圖是不僅僅用一個類替換一 個widget集合，而是創(chuàng)建一個應(yīng)用程序所要求的基本類，其中某些類使用widget實 現(xiàn)一用戶界面組成部件。


　　虛擬與回調(diào)（作為靜態(tài)成員函數(shù)實現(xiàn)）的組合提供了創(chuàng)建抽象用戶界面組成 部件的一種方法．基類可以由組成部件支持的widget，以及整體布局，而將組成部 件的具體行為留給派生類。


　　2) 用戶界面組成部件的協(xié)議


　　定義一個簡單的協(xié)議，即使所有用戶界面組成部件能保證在不同組成部件之間 的一致性，并且使不同的組成部件很容易地在一起工作。


　　● 組成部件在類的構(gòu)造函數(shù)中創(chuàng)建一個或多個widget。通常情況下，回調(diào)與其 它創(chuàng)建也在構(gòu)造函數(shù)中處理，每個組成部件創(chuàng)建一個單獨的widget，是為基widget。 使它作為類所表示的widget樹的根，其它所有widget都是它的孩子。


　　● 組成部件將一個widget作為構(gòu)造函數(shù)中的一個參數(shù)。該widget作為該組成部 件的基widget的父親。


　　● 組成部件將它創(chuàng)建的widget子樹的根賦給一個保護(hù)的實例變量．


　　● 組成部件將一個字符串作為構(gòu)造函數(shù)的一個參數(shù)。


　　● 每個組成部件類提供一訪問方式，用來查詢子樹的根widget。然而一個組成 部件類的目標(biāo)是封裝一個widget的單獨邏輯集合的行為，偶爾需要類公開widget樹 的根widget。


　　● 組成部件類允許widget子樹由類封裝，以進(jìn)行處理或不處理。組成部件就作 為一個邏輯群處理，并且只有widget子樹的根被處理或不處理。其它widget應(yīng)在創(chuàng) 建時在構(gòu)造函數(shù)中被處理，而此時不處理根widget。


　　● 組成部件處理其widget樹中widget的析構(gòu)函數(shù)．當(dāng)一個對象被清除時，它所 封裝的widget也應(yīng)被清除。


　　3) 基類的定義與實現(xiàn)


　　BasicComponent類


　　BasicComponent類實現(xiàn)一些對所有組成部件類都有用的基本特性。


　　UIComponent類


　　UIComponent類是由BasicComponent類派生得到的，但增加了處理widget析構(gòu)， 并且使用資源管理程序定做和初始化類。


　�。�2） Motif與C++類混合編程的應(yīng)用框架


　　創(chuàng)建一個應(yīng)用框架用來定義一個應(yīng)用程序的總體結(jié)構(gòu)。和其它框架一樣，類和 框架配合的好要比任何一個類的函數(shù)性要重要的多。


　　框架的本意是依靠獲取應(yīng)用程序的共同元素來簡化編寫Motif應(yīng)用程序的任務(wù)。 盡管Xt和Motif提供一個比Xlib更高層的的接口，但是絕大多數(shù)的Motif 和Xt 應(yīng)用 程序仍然包括數(shù)量驚人的重復(fù)代碼。例如所有的Motif 應(yīng)用程序必須初始化Xt Int rinsics，打開和 X 服務(wù)器的聯(lián)系，進(jìn)入事件循環(huán)，以及其它等等。對每一個應(yīng)用 程序來說，復(fù)制實現(xiàn)這些步驟的代碼是沒有什么理由的。我們可以把這些步驟放在 一個類中，其他的應(yīng)用程序就可以復(fù)用它。我們也可能抽取典型的Motif 應(yīng)用程序 的控制結(jié)構(gòu)部分，盡管許多特殊的細(xì)節(jié)在不同的應(yīng)用程序間是有差別的。


　　Motif 應(yīng)用程序所共有的一些特點：


　　● 初始化Xt Intrinsics；


　　● 打開和 X 服務(wù)器的聯(lián)系；


　　● 創(chuàng)建一個Shell widget作為其它widget的父親；


　　● 創(chuàng)建一個或一個以上widget定義用戶界面；


　　● 進(jìn)入事件循環(huán)來處理事件。


　　大部分Motif 應(yīng)用程序中main()主體是非常類似的。絕大多數(shù)程序都執(zhí)行上 面的步驟，而很少有不同的。實際上，如果我們忽略不同的應(yīng)用程序間的細(xì)小差 別，我們可看到幾乎每一個Xt應(yīng)用程序都包含相同的語言并且遵循相同的形式。 程序和程序之間，重復(fù)地為每個程序打開這些語句是一個時間上的浪費。


　　一個功能更強的方法是抽取一個應(yīng)用程序的骨架，放在一個類中。應(yīng)用程序 可以通過實例化這個類，或者創(chuàng)建一個從這個類派生出來的新類來復(fù)用公共的代 碼段。使用一個類來獲取應(yīng)用程序的共同特點比拷貝上面顯示的樣板有幾個優(yōu)點。 首先，一旦程序設(shè)計者作了一份樣板的拷貝，他或她就喪失了跟蹤原始代碼的能 力。然而，那些僅是簡單地實例化一個封裝這個代碼的對象的程序，可以從修改 錯誤和改進(jìn)中獲益，因為它們只需要與一個修改過的版本重新連接。


　　基于面向?qū)ο罄碚摰膽?yīng)用程序可以通過派生出一個新類修改已生成代碼的行 為。因為改變只是對一個派生類做的，而對原始類未作改動，所以要復(fù)原至最初 的行為就容易得多了。確定任何在發(fā)展過程中帶入的新錯誤完全包容在新代碼中 ，也變得容易多了。


　　Application類:


　　Application類處理初始化和所有基于Xt 的應(yīng)用程序通用的事件處理步驟。 Motif 應(yīng)用程序只是簡單地實例化一個Application對象，而不是調(diào)用類似 XtApp Initialize()或XtAppMainLoop()的Xt函數(shù)。程序可以從Application類中派生出 新類也可以直接實例化。Application類在構(gòu)造函數(shù)中不創(chuàng)建任何widget。Appli cation類為在整個應(yīng)用程序中都可能需要的一些數(shù)據(jù)提供存儲的空間。


　　框架支持應(yīng)用程序的多頂層窗口。一個方法是創(chuàng)建一個唯一的頂層的窗口作 為應(yīng)用程序的主窗口。所有其它的窗口都是彈出Shell，它們的父親是那個主窗 口。另一種方法是創(chuàng)建一個唯一的Shell，它永遠(yuǎn)不出現(xiàn)在屏幕上．所有其它的 窗口必須是這個主Shell的彈出兒子．在這個模型中，所有頂層窗口等價對待， 彼此間是兄弟關(guān)系，一個窗口邏輯上可以是應(yīng)用程序的頂層窗口。


　　可以定義一個MainWindow類以提供應(yīng)用程序中頂層窗口的基本屏幕布置。


　　基于這個框架的應(yīng)用程序不必定義main()。函數(shù)main()定義框架的一部分， 并且管理調(diào)用Application::initialize()成員函數(shù)以及進(jìn)入事件循環(huán)。隱藏 main()允許框架管理比所有應(yīng)用程序必須執(zhí)行的例程初始化更多的事情，即每一 個程序都是Application類的一個實例。應(yīng)用程序的創(chuàng)建就是簡單地由實例化一個 Application對象完成的。


　　對話類:


　　為了一些特殊意圖，在屏幕上現(xiàn)實相對時間較短的對話窗口，是許多交互式 應(yīng)用程序的一個共同特點。管理帶有許多輸入，控制或者選項的應(yīng)用程序的一種 方法是把用戶界面中不常使用的部分放在幾個分開的對話窗口中，只有當(dāng)需要時 才顯示，對話窗口可以有幾種不同的使用方法。


　　對話類依賴Application類，因為對話需要一個父widget。因此要強迫應(yīng)用 程序傳送一個widget給post()方法作為父親使用，但是允許有不同的父親。為了 不使高速緩存復(fù)雜化，這里使用Application類的Shell widget以保證所有的對 話有相同的父親，在屏幕上集中了對話。


　　命令類:


　　在交互式應(yīng)用程序中，用戶的每一個動作幾乎都被認(rèn)為是一條命令。例如， 絕大多數(shù)的字處理程序支持類似＂插入字符＂的簡單命令和更復(fù)雜的類似＂段落 重新劃分＂以及＂保存文件＂的命令。用戶可能認(rèn)為插入字符不是發(fā)出了一條命 令，但是對程序員來說，插入字符和段落重新劃分之間沒有什么不同。程序員典 型地把這些命令作為函數(shù)（例如，回調(diào)函數(shù)）來實現(xiàn)，這些函數(shù)作為用戶動作的 結(jié)果被執(zhí)行。這樣系統(tǒng)的每一個命令被模型化為一個對象。


　　Cmd類完全獨立于任何用戶界面。命令對象可以有計劃地實例化和執(zhí)行。而不 必依賴于某個用戶界面組成部件。然而，通過一些用戶界面組成部件，代表由用 戶初始化的動作，對一個命令對象來說是很普遍的。CmdInterface類就是支持Cmd 對象和widget或其它用戶界面組成部件間的相互作用。


　�。�3）OSF／Motif之UIL與C++混合編程


　　UIL即用戶界面描述語言。它是一種規(guī)范語言，描述Motif 應(yīng)用程序的用戶界 面的初始狀態(tài)。UIL配合Motif 資源管理器（MRM）以一種較C語言更加靠近自然語 言的高級語言描述、定制Motif 用戶界面。


　　使用UIL可以快速地開發(fā)用戶界面的原型，因為使用者不需要知道具體的wid- get創(chuàng)建函數(shù)極其調(diào)用格式。UIL不需要控制流，用戶可以大致按對象在界面中的 放置順序來描述它們，這使得uil文件易讀且不易出錯。另外，由于用UIL編譯器 對uil文件進(jìn)行解釋產(chǎn)生的用戶界面描述文件uid與應(yīng)用程序之源程序分離，應(yīng)用 程序只是在運行時才讀取uid文件。也就是說同一個應(yīng)用程序可以有一個或多個不 同的界面，同一個界面可以被一個或多個不同的應(yīng)用程序所擁有。


　　使用uid文件的應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)：


　　● 調(diào)用MrmInitialize（）函數(shù)初始化MRM所需之內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；


　　● 調(diào)用MrmOpenHierarchy（）函數(shù)將MRM與具體的uid文件聯(lián)系起來；


　　● 調(diào)用MrmRegisterNames（）函數(shù)來登記回調(diào)函數(shù)；


　　● 調(diào)用MrmFetchWidget（）函數(shù)按搜索層次指針記錄的uid文件獲取順序從 uid文件中獲取文件信息，并創(chuàng)建列于相應(yīng)uid文件中的widget及其子widget。


　　創(chuàng)建Application 類的子類Mrmapp類．


　　Mrmapp類是Application 類的子類，它提供了普遍使用的讀取uid文件，創(chuàng) 建widget的方法。


　　使用UIL語言與C++語言混合編程非常方便．對不同的程序只需要改變相應(yīng) 的讀入uid文件語句，使程序調(diào)用合適的uid文件即可。


　　FITOOL就是通過建立上述Motif與C++類混合編程的應(yīng)用框架實現(xiàn)的。


　　4.5 BITIS界面


　　BITIS計算機(jī)輔助設(shè)計與制造（ CAD/CAM/CAPP）系統(tǒng)（圖4-2）的統(tǒng)一用戶 界面就可以用FITOOL來設(shè)計與生成。


　　(1). 需求分析


　　要求有一封面、一背景屏幕和一集成工具。


　　集成工具（圖4）層次結(jié)構(gòu)如下：


　　初始化窗口；


　　管理器構(gòu)件：主窗口，一個Form管理器，二個Frame管理器，一個RowColumn 管理器。


　　原始構(gòu)件：RadioBox，Label，PushButton。


　　菜單：下拉式菜單。 圖4-2 BITIS集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)


　　(2). 生成界面


　　a. 首先用窗口編輯器，創(chuàng)建并管理各種頂層窗口。


　　b. 用管理器編輯器產(chǎn)生一個主窗口，一個Form管理器，一個RowColumn管 理器。


　　c. 用原始構(gòu)件編輯器產(chǎn)生Label，RadioBox，PushButton原始構(gòu)件。


　　d. 用菜單編輯器創(chuàng)建下拉式菜單。


　　e. 用界面／應(yīng)用對話編輯器定義用戶界面與應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)的傳遞 及動作的響應(yīng)。


　　f. 用源代碼生成器生成用戶界面源程序（包括C文件和UIL文件）。


　　g. 編譯與連接模塊用于編譯并連接用戶界面源程序生成執(zhí)行文件。 BITIS系統(tǒng)集成用戶界面（圖4-3）： 圖4-3 BITIS系統(tǒng)集成用戶界面


　　FITOOL可以運行于HP和SGI工作站，使用效果良好。其中有些功能有待進(jìn)一步 研究與完善。