X11 显示服务编程基础

1. 客户端 → 服务器: CreateWindow2. 服务器 → 客户端: Success Reply3. 服务器 → 窗管: ConfigureRequest (事件)4. 窗管 → 服务器: ConfigureWindow (调整大小位置)5. 客户端 → 服务器: MapWindow (显示窗口)6. 服务器 → 客户端: XNextEvent (事件循环)

intXSelectInput(Display *display, Window window, long event_mask);

// 创建窗口后立即设置事件订阅Window create_app_window(Display *dpy, int x, int y, int w, int h) {    Window win = XCreateSimpleWindow(dpy, DefaultRootWindow(dpy),                                     x, y, w, h, 1, 0, 0);    // 必须订阅的事件（最基本交互）    XSelectInput(dpy, win,        ExposureMask        |  // 窗口需要重绘        KeyPressMask        |  // 按键按下        KeyReleaseMask      |  // 按键释放          ButtonPressMask     |  // 鼠标按钮按下        ButtonReleaseMask   |  // 鼠标按钮释放        PointerMotionMask   |  // 鼠标移动        StructureNotifyMask |  // 窗口结构变化（大小/位置等）        FocusChangeMask     |  // 焦点变化        PropertyChangeMask  |  // 属性变化        EnterWindowMask     |  // 鼠标进入窗口        LeaveWindowMask);      // 鼠标离开窗口           return win;}

// 根据功能需求选择性订阅voidsetup_window_events(Display *dpy, Window win, int window_type) {    long base_mask = ExposureMask | KeyPressMask | StructureNotifyMask;    switch (window_type) {        case WINDOW_TYPE_MAIN:            XSelectInput(dpy, win, base_mask |                PropertyChangeMask |    // 监控属性变化                FocusChangeMask |       // 焦点变化                SubstructureNotifyMask); // 子窗口事件            break;        case WINDOW_TYPE_DIALOG:            XSelectInput(dpy, win, base_mask |                FocusChangeMask |       // 对话框需要焦点                EnterWindowMask |       // 鼠标进入/离开                LeaveWindowMask);            break;        case WINDOW_TYPE_POPUP:            // 弹出窗口可能不需要所有事件            XSelectInput(dpy, win,                ExposureMask | ButtonPressMask | KeyPressMask);            break;    }}

#include<X11/Xlib.h>#include<X11/Xatom.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>intmain(){    // 1. 连接X服务器    Display *display = XOpenDisplay(NULL);    if (!display) {        fprintf(stderr, "无法打开显示\n");        return 1;    }    int screen = DefaultScreen(display);    Window root = RootWindow(display, screen);    // 2. 创建窗口    Window window = XCreateSimpleWindow(display, root,                                        100, 100, 400, 300,                                        1,                                         BlackPixel(display, screen),                                        WhitePixel(display, screen));    // 3. 关键：完全不调用 XSelectInput！     XSelectInput(display, window, 0); // 或者完全注释掉这行    // 4. 设置窗口标题    XStoreName(display, window, "测试窗口 - 无XSelectInput");    // 5. 设置WM_DELETE_WINDOW协议（这是ClientMessage）    Atom wm_delete_window = XInternAtom(display, "WM_DELETE_WINDOW", False);    XSetWMProtocols(display, window, &wm_delete_window, 1);    // 6. 映射窗口    XMapWindow(display, window);    XFlush(display);    printf("窗口已创建，ID: 0x%lx\n", window);    printf("程序没有调用 XSelectInput()！\n");    printf("请尝试：\n");    printf("1. 用鼠标拖动改变窗口大小\n");    printf("2. 点击窗口标题栏的关闭按钮\n");    printf("3. 在终端按Ctrl+C退出程序\n\n");    // 7. 非阻塞事件检查    int count = 0;    while (1) {        // 使用非阻塞方式检查事件        if (XPending(display) > 0) {            XEvent event;            XNextEvent(display, &event);            printf("收到事件！类型: %d", event.type);            // 检查事件类型            switch (event.type) {                case ClientMessage: {                    XClientMessageEvent *cme = &event.xclient;                    printf(" (ClientMessage)\n");                    printf("  消息类型: %s\n",                            XGetAtomName(display, cme->message_type));                    // 检查是否是关闭请求                    if (cme->data.l[0] == wm_delete_window) {                        printf("  检测到WM_DELETE_WINDOW协议\n");                        printf("  窗口管理器请求关闭窗口\n");                    }                    break;                }                case ConfigureNotify: {                    XConfigureEvent *ce = &event.xconfigure;                    printf(" (ConfigureNotify)\n");                    printf("  窗口新大小: %dx%d\n", ce->width, ce->height);                    printf("  窗口新位置: (%d, %d)\n", ce->x, ce->y);                    break;                }                case MapNotify:                    printf(" (MapNotify) 窗口已映射\n");                    break;                case Expose:                    printf(" (Expose) 窗口需要重绘\n");                    break;                default:                    printf(" (未知类型)\n");                    break;            }        } else {            // 没有事件时等待            printf("等待事件... (循环 %d)\n", ++count);            sleep(1);        }    }    // 8. 清理    XDestroyWindow(display, window);    XCloseDisplay(display);    return 0;}

$ gcc demo.c -lX11$ ./a.out

# 获取原子：将字符串转换为原子。cAtom atom = XInternAtom(display, "WM_NAME", False);#获取原子名：将原子转换为字符串。cchar *name = XGetAtomName(display, atom);

// 在 Xatom.h 中定义XA_PRIMARY      // 主要选择（剪贴板）XA_SECONDARY    // 次要选择XA_ARC          // 窗口弧形XA_ATOM         // 原子类型XA_BITMAP       // 位图XA_CARDINAL     // 32位整数XA_COLORMAP     // 颜色映射XA_CURSOR       // 光标XA_DRAWABLE     // 可绘制对象XA_FONT         // 字体XA_INTEGER      // 整数XA_PIXMAP       // 像素图XA_POINT        // 点XA_RECTANGLE    // 矩形XA_STRING       // 字符串XA_VISUALID     // 视觉IDXA_WINDOW       // 窗口

// ICCCM (Inter-Client Communication Conventions Manual)WM_NAME                    // 窗口标题WM_ICON_NAME              // 图标名称WM_CLASS                  // 应用程序类/实例名WM_TRANSIENT_FOR          // 临时窗口的父窗口WM_PROTOCOLS              // 支持的协议列表WM_COLORMAP_WINDOWS       // 颜色映射窗口列表WM_HINTS                  // 窗口提示WM_NORMAL_HINTS           // 窗口大小提示WM_CLIENT_MACHINE         // 客户端机器名// 协议原子WM_DELETE_WINDOW          // 关闭窗口请求WM_TAKE_FOCUS             // 焦点请求WM_SAVE_YOURSELF          // 保存状态请求

// 窗口类型_NET_WM_WINDOW_TYPE_NET_WM_WINDOW_TYPE_DESKTOP_NET_WM_WINDOW_TYPE_DOCK_NET_WM_WINDOW_TYPE_TOOLBAR_NET_WM_WINDOW_TYPE_MENU_NET_WM_WINDOW_TYPE_UTILITY_NET_WM_WINDOW_TYPE_SPLASH_NET_WM_WINDOW_TYPE_DIALOG_NET_WM_WINDOW_TYPE_NORMAL// 窗口状态_NET_WM_STATE_NET_WM_STATE_MODAL_NET_WM_STATE_STICKY_NET_WM_STATE_MAXIMIZED_VERT_NET_WM_STATE_MAXIMIZED_HORZ_NET_WM_STATE_SHADED_NET_WM_STATE_SKIP_TASKBAR_NET_WM_STATE_SKIP_PAGER_NET_WM_STATE_HIDDEN_NET_WM_STATE_FULLSCREEN_NET_WM_STATE_ABOVE_NET_WM_STATE_BELOW// 其他重要 EWMH 原子_NET_SUPPORTED            // 支持的 EWMH 特性列表_NET_CLIENT_LIST          // 客户端窗口列表_NET_CLIENT_LIST_STACKING // 堆叠顺序的客户端列表_NET_NUMBER_OF_DESKTOPS   // 虚拟桌面数量_NET_CURRENT_DESKTOP      // 当前虚拟桌面_NET_DESKTOP_NAMES        // 桌面名称_NET_ACTIVE_WINDOW        // 活动窗口_NET_CLOSE_WINDOW         // 关闭窗口（窗管发送）_NET_WM_NAME              // UTF-8 窗口标题_NET_WM_VISIBLE_NAME      // 可见名称_NET_WM_ICON              // 窗口图标_NET_WM_PID               // 进程ID_NET_WM_USER_TIME         // 用户最后活动时间

// 剪贴板相关CLIPBOARD                 // 剪贴板选择TARGETS                   // 可用目标格式列表UTF8_STRING               // UTF-8 字符串COMPOUND_TEXT             // 复合文本TIMESTAMP                 // 时间戳// 拖放 (XDND)XdndAware                // 支持拖放的窗口XdndSelection           // 拖放选择XdndDrop                // 拖放事件XdndPosition            // 拖放位置XdndStatus              // 拖放状态XdndFinished            // 拖放完成// 应用程序状态SM_CLIENT_ID             // 会话管理客户端ID_NET_WM_STATE_HIDDEN     // 窗口隐藏状态_GTK_SHOW_WINDOW_MENU    // GTK 显示窗口菜单

void setup_window_properties(Display *dpy, Window w) {    // 设置窗口类    XClassHint class_hint;    class_hint.res_name = "myapp";    class_hint.res_class = "MyApplication";    XSetClassHint(dpy, w, &class_hint);    // 设置窗口标题（传统方式）    XStoreName(dpy, w, "My Application");    // 设置窗口标题（EWMH 方式）    Atom utf8_string = XInternAtom(dpy, "UTF8_STRING", False);    Atom net_wm_name = XInternAtom(dpy, "_NET_WM_NAME", False);    const char *title = "My Application";    XChangeProperty(dpy, w, net_wm_name, utf8_string, 8,                    PropModeReplace, (unsigned char*)title, strlen(title));    // 设置窗口协议    Atom wm_protocols = XInternAtom(dpy, "WM_PROTOCOLS", False);    Atom wm_delete = XInternAtom(dpy, "WM_DELETE_WINDOW", False);    Atom protocols[] = {wm_delete};    XSetWMProtocols(dpy, w, protocols, 1);    // 设置窗口类型    Atom net_wm_window_type = XInternAtom(dpy, "_NET_WM_WINDOW_TYPE", False);    Atom net_wm_window_type_normal = XInternAtom(dpy,                                                  "_NET_WM_WINDOW_TYPE_NORMAL",                                                  False);    XChangeProperty(dpy, w, net_wm_window_type, XA_ATOM, 32,                    PropModeReplace,                     (unsigned char*)&net_wm_window_type_normal, 1);}// 应用程序请求全屏的完整过程void request_fullscreen(Display *dpy, Window w) {    Atom net_wm_state = XInternAtom(dpy, "_NET_WM_STATE", False);    Atom net_wm_state_fullscreen = XInternAtom(dpy, "_NET_WM_STATE_FULLSCREEN", False);    XEvent ev;    memset(&ev, 0, sizeof(ev));    ev.xclient.type = ClientMessage;    ev.xclient.window = w;    ev.xclient.message_type = net_wm_state;    ev.xclient.format = 32;    ev.xclient.data.l[0] = 1; // _NET_WM_STATE_ADD    ev.xclient.data.l[1] = net_wm_state_fullscreen;    ev.xclient.data.l[2] = 0; // 第二个属性，0 表示没有    ev.xclient.data.l[3] = 1; // 源指示器：1=应用程序    ev.xclient.data.l[4] = 0;    // 发送到根窗口（窗管监听根窗口）    XSendEvent(dpy, DefaultRootWindow(dpy), False,               SubstructureRedirectMask | SubstructureNotifyMask,               &ev);    XFlush(dpy);}

窗口调试相关的包有xdotool、wmctrl、x11-utils。其中 x11-utils 是 X11 的项目的调试包，包含了很多调试工具，下面是主要工具：

# 启动事件查看器xev -event keyboard,mouse,expose,property,clientmessage# 查看特定窗口的事件xev -id $(xwininfo | grep "Window id" | awk '{print $4}')

# 查看窗口所有属性xprop -notype -id <window_id># 查看激活窗口xprop -root _NET_ACTIVE_WINDOW# 查看特定属性xprop -id <window_id> WM_NAME _NET_WM_STATE _NET_WM_WINDOW_TYPE# 监控属性变化xprop -spy -id <window_id> _NET_WM_STATE

# 使用xwininfo查看层级关系xwininfo -root -tree# 使用wmctrl查看窗口列表和状态wmctrl -l -G -x# 查看特定窗口的属性xprop -id $(xwininfo | grep "Window id" | awk '{print $4}')

# 选择窗口将它至顶wmctrl -r :SELECT: -b add,sticky# 使当前窗口全屏wmctrl -r :ACTIVE: -b add,fullscreen# 移除全屏wmctrl -r :ACTIVE: -b remove,fullscreen# 最大化wmctrl -r :ACTIVE: -b add,maximized_vert,maximized_horz# 选择窗口将它的标题修改为 Selected Windowwmctrl -r :SELECT: -T "Selected Window"# 选择窗口将它设为粘贴状态（所有虚拟桌面都显示）wmctrl -r :SELECT: -b add,sticky

# 1. 创建 TCP 到 UNIX socket 的桥接socat TCP-LISTEN:6001,bind=localhost,fork \      UNIX-CONNECT:/tmp/.X11-unix/X0 &# 2. 启动 Wireshark 捕获wireshark -k -i lo -f "tcp port 6001" &# 3. 启动应用DISPLAY=localhost:1 xedit

# 安装sudo apt-get install xtrace# 捕获 xterm 的所有 X11 通信xtrace -o x11.log xterm

# 启动带日志的 XorgXorg :1 -listen tcp -verbose 6 2>&1 | tee x11_protocol.log# 然后分析日志文件grep "Request" x11_protocol.log | head -20

# 跟踪所有 X11 相关的系统调用strace -e trace=network,ipc -f xterm 2>&1 | grep -E "(connect|send|recv)"