Gオブジェクト

GLibオブジェクト システム( GObject ) は、ポータブルなオブジェクト システムと透過的な言語間の相互運用性を提供するフリー ソフトウェア ライブラリです。GObject は、Cプログラムで直接使用してオブジェクト指向の C ベースの API を提供するほか、他の言語へのバインディングを通じて透過的な言語間の相互運用性 (例: PyGObject)を提供するように設計されています。

GLibとlibcのみに依存するGObject は、 GNOMEの基礎であり、GTK、Pango、ATK 、およびGStreamerやアプリケーションなどのほとんどの高レベルGNOMEライブラリで使用されています。GTK+ 2.0 より前は、 GObject に似たコードが GTK コードベースの一部でした。(「GObject」という名前はまだ使用されておらず、共通基本クラスは と呼ばれていました。) GtkObject

GTK+ 2.0 のリリース時に、オブジェクト システムは汎用性が高いため、別のライブラリに抽出されました。その過程で、クラスのGUIGtkObjectに固有でない部分のほとんどが、新しい共通基本クラスである に移動されました。2002 年 3 月 11 日 (GTK+ 2.0 のリリース日) 以来、別のライブラリとして存在していた GObject ライブラリは、現在ではコマンド ラインやサーバーGObjectアプリケーションなどの多くの非 GUI プログラムで使用されています。

GObject には独自のドキュメント セット^[1]があり、通常は独自の共有ライブラリファイルにコンパイルされますが、GObject のソース コードはGLibソース ツリーに存在し、GLib とともに配布されます。このため、GObject は GLib のバージョン番号を使用し、通常は GLib と一緒にパッケージ化されます (たとえば、Debian ではGObject がlibglib2.0パッケージ ファミリに含まれています)。

GObject フレームワークの最も基本的なレベルには、GType と呼ばれる汎用的で動的な型システムがあります。GType システムは、すべてのオブジェクトの実行時記述を保持し、グルー コードで複数の言語バインディングを容易にできるようにします。型システムは、不透明ポインタ、文字列、さまざまなサイズの整数や浮動小数点数などのクラス化されていない型に加えて、単一継承クラス構造を処理できます。

型システムは、登録されている型のいずれかに属する値をコピー、割り当て、破棄する方法を知っています。これは整数などの型では簡単ですが、多くの複雑なオブジェクトは参照カウントされますが、複雑であっても参照カウントされないオブジェクトもあります。型システムが参照カウントされるオブジェクトを「コピー」する場合、通常は参照カウントを増やすだけですが、複雑で参照カウントされないオブジェクト (文字列など) をコピーする場合は、通常はメモリを割り当てることによって実際のコピーを作成します。

この基本機能は、型システムによって認識される任意の型の値を保持できる汎用コンテナの一種である を実装するために使用されます。このようなコンテナは、すべてのネイティブ値がこのような型タグ付きGValueコンテナ内に存在する動的型付け言語環境と対話する場合に特に便利です。

関連するクラスを持たない型は、非クラス型と呼ばれます。これらの型は、何らかのルート クラスに対応するすべての型とともに、基本型と呼ばれます。基本型とは、他のすべての型の派生元となる型です。これらは比較的閉じたセットを構成しますが、平均的なユーザーが独自の基本型を作成することは想定されていませんが、その可能性は存在し、カスタムクラス階層(つまり、クラスに基づかないクラス階層)を作成するために利用されてきましたGObject。

GLib 2.9.2以降、^[2]の非クラス化組み込み基本型は以下のとおりです。

• voidC の( )に対応する空の型G_TYPE_NONE。
• C の符号付き、符号なし、、、および64charビット整数( 、、、、、、、、、および)に対応する型。intlongG_TYPE_CHARG_TYPE_UCHARG_TYPE_INTG_TYPE_UINTG_TYPE_LONGG_TYPE_ULONGG_TYPE_INT64G_TYPE_UINT64
• ブール型（G_TYPE_BOOLEAN）
• 列挙型と「フラグ」型。どちらも C のenum型に対応していますが、後者はビットフィールド(G_TYPE_ENUMおよびG_TYPE_FLAGS) にのみ使用されるという点で異なります。
• C のおよび(および)に対応する、単精度および倍精度のIEEE 浮動小数点数型。floatdoubleG_TYPE_FLOATG_TYPE_DOUBLE
• char *C の( )に対応する文字列型G_TYPE_STRING。
• void *C の( G_TYPE_POINTER)に対応する不透明なポインタ型。

クラス化された組み込みの基本型は次のとおりです。

• のインスタンスの基本クラス型GObject、標準クラス継承ツリーのルート ( G_TYPE_OBJECT)
• 基本インターフェース型。基本クラス型に似ていますが、標準インターフェース継承ツリーのルートを表します ( G_TYPE_INTERFACE)
• ボックス構造の型。これは、参照カウントされた「ボックス」 ( G_TYPE_BOXED)内に単純な値オブジェクトまたは外部オブジェクトをラップするために使用されます。
• GObject でオブジェクト プロパティのメタデータを記述するために使用される「パラメータ指定オブジェクト」の型( G_TYPE_PARAM)。

型システムによって自動的にインスタンス化できる型は、インスタンス化可能と呼ばれます。これらの型の重要な特徴は、インスタンスの最初のバイトに、インスタンスの型に関連付けられたクラス構造(仮想テーブルの一種) へのポインターが常に含まれていることです。このため、インスタンス化可能な型はすべてクラス化する必要があります。逆に、クラス化されていない型 (整数や文字列など) はインスタンス化できません。一方、クラス化された型のほとんどはインスタンス化可能ですが、インターフェイス型など一部はインスタンス化できません。

組み込みの GObject 基本型から派生した型は、おおよそ次の 4 つのカテゴリに分類されます。

列挙型と「フラグ」型

一般的に、enumオブジェクト システムに関連する何らかの方法で使用するすべての列挙型とすべての整数ベースのビットフィールド型 (つまり、すべての型) (たとえば、オブジェクト プロパティの型として) は、型システムに登録する必要があります。通常、これらの型の登録を処理する初期化コードは、glib-mkenums^[3]と呼ばれる自動化ツールによって生成され、別のファイルに保存されます。

ボックス型

完全なクラス型にするには単純すぎるデータ構造 (発生するすべてのオーバーヘッドを含む) は、それでも型システムに登録する必要がある可能性があります。たとえば、プロパティを追加したいクラスがありbackground-color、その値は のような構造のインスタンスである必要があります。 をサブクラス化せずに済むように、この構造を表すボックス化された型を作成し、コピーと解放の関数を提供できます。 GObject には、単純な GLib データ型をラップするいくつかのボックス化された型が付属しています。 ボックス化された型のもう 1 つの用途は、型システムが識別し、コピーと解放の方法を認識するタグ付きコンテナーで外部オブジェクトをラップする方法です。struct color { int r, g, b; }GObject

不透明なポインタ型

場合によっては、コピーも参照カウントも解放もする必要のないオブジェクトの場合、ボックス化された型でさえも過剰になることがあります。このようなオブジェクトは、単に不透明なポインター ( ) として扱うことで GObject で使用できますがG_TYPE_POINTER、派生ポインター型を作成して、ポインターが特定の種類のオブジェクトを参照する必要があるという事実を文書化することが、それ以外のことは何も言わなくても、多くの場合は良い考えです。

クラスとインターフェース型

GObject アプリケーション内のほとんどの型は、通常のオブジェクト指向の意味でのクラスであり、ルート クラスから直接的または間接的に派生したものです。また、従来のJavaスタイルのインターフェイスGObjectとは異なり、実装されたメソッドを含むことができるインターフェイスもあります。したがって、GObject インターフェイスはmixinとして記述できます。

GObject メッセージング システムは、クロージャとシグナルという 2 つの補完的な部分で構成されています。

閉鎖

GObject クロージャは、コールバックの一般化されたバージョンです。C および C++ で記述されたクロージャ、および任意の言語 (バインディングが提供されている場合) がサポートされています。これにより、(たとえば) Python や Java で記述されたコードを GObject クロージャ経由で呼び出すことができます。

信号

シグナルは、クロージャを呼び出すための主なメカニズムです。オブジェクトは、特定のシグナルと特定のクロージャ間のマッピングを指定して、シグナル リスナーを型システムに登録します。登録されたシグナルが発行されると、そのシグナルのクロージャが呼び出されます。GTK では、すべてのネイティブ GUI イベント (マウスの動きやキーボード操作など) は、リスナーが潜在的に操作できる GObject シグナルを生成できます。

各 GObject クラスは、クラス構造とインスタンス構造という少なくとも 2 つの構造によって実装されます。

クラス構造

クラス構造は、 C++ クラスのvtableに対応します。これは、スーパークラスのクラス構造から始まる必要があります。その後、クラスの仮想メソッドごとに 1 つずつ、一連​​の関数ポインターを保持します。クラス固有の変数を使用して、クラス メンバーをエミュレートできます。

インスタンス構造

インスタンス構造は、オブジェクト インスタンスごとに 1 つのコピーが存在し、スーパークラスのインスタンス構造で始まる必要があります(これにより、すべての基本的なインスタンス化可能な型がこの特性を共有するため、すべてのインスタンスがクラス構造へのポインターで始まることが保証されます)。スーパークラスに属するデータの後に、構造は C++ メンバー変数に対応するインスタンス固有の変数を保持できます。

GObject フレームワークでクラスを定義するのは複雑で、型キャスト マクロの手動定義やわかりにくい型登録の呪文など、大量の定型コードが必要です。また、C 構造体には「public」、「protected」、「private」などのアクセス修飾子を指定できないため、カプセル化を_priv行うには回避策を使用する必要があります。1 つの方法は、インスタンス構造体に、慣例的にプライベート データと呼ばれるポインターを含めることです。プライベート構造体は、パブリック ヘッダー ファイルで宣言できますが、実装ファイルでのみ定義できるため、プライベート データはユーザーには不透明ですが、実装者には透過的になります。プライベート構造体が GType に登録されている場合、オブジェクト システムによって自動的に割り当てられます。実際、プライベート データが必要になるたびに _priv呪文を使用するつもりであれば、ポインターを含める必要さえありません。G_TYPE_INSTANCE_GET_PRIVATE

これらの複雑さの一部に対処するために、 C でソースからソースへコンパイルしてGObject にする高水準言語がいくつかあります。Valaプログラミング言語はC#スタイルの構文を使用し、バニラC コードに事前処理されます。GObject Builder (GOB2) は、 Javaを彷彿とさせるテンプレート構文を提供します。

• GObjectイントロスペクション（略称GIR ^[4]）は、Cライブラリ（GObjectを使用）と言語バインディング間の外部関数インターフェースミドルウェアレイヤーです。GTKの言語バインディングのリストを参照してください。

C と GObject の組み合わせは、GNOMEデスクトップ、GTKツールキット、GIMP画像操作プログラム など、多くの成功したフリー ソフトウェアプロジェクトで使用されています。

多くの GObject アプリケーションは完全に C で書かれていますが、GObject システムはC++、Java、Ruby、Python、Common Lisp、.NET / Monoなど、他の多くの言語のネイティブ オブジェクト システムにうまくマッピングされます。その結果、GObject フレームワークを使用する適切に作成されたライブラリの 言語バインディングを作成することは通常、比較的簡単です。

しかし、そもそもGObjectコードをCで書くのは比較的冗長です。ライブラリの習得にはかなりの時間がかかり、高級オブジェクト指向言語の経験があるプログラマーは、CでGObjectを扱うのが少々面倒だと感じることがよくあります。たとえば、サブクラス（のサブクラスであっても）を作成するには、大量の定型コード をGObject書いたりコピーしたりする必要があります。^[5]しかし、主にGObjectを扱うように設計され、Cに変換できる言語であるVala を使用すると、GObjectを扱ったり、GObjectベースのライブラリを書いたりするのが楽になるでしょう。

これらは実際にはファーストクラス オブジェクトではありませんが(GType には実際のメタタイプはありません)、クラスやインターフェイスなどのメタオブジェクトは実行時に GObject アプリケーションによって作成され、イントロスペクションの優れたサポートを提供します。イントロスペクション機能は、言語バインディングやGladeなどのユーザー インターフェイス設計アプリケーションによって使用され、GObject クラス (Glade の場合は通常、何らかのウィジェット) を提供する共有ライブラリをロードし、型情報とドキュメント文字列を含むクラスのすべてのプロパティのリストを取得するなどの操作を実行できます。

GObject は C 言語にほぼ完全なオブジェクト システムを提供するため^{[引用が必要] 、} C++やObjective-Cなどの C 派生言語の代替として考えることができます。 (ただし、どちらもそれぞれのオブジェクト システム以外にも多くの機能を提供しています。) C++ と GObject の簡単にわかる違いは、GObject は (Java のように)多重継承をサポートしていないことです。^[6]

GObject がGLibの g_malloc() メモリ割り当て関数を使用すると、メモリが枯渇するとプログラムは無条件に終了します。これは、C ライブラリのmalloc ()、C++ のnew、およびその他の一般的なメモリ割り当て関数とは異なります。これらの関数を使用すると、プログラムはメモリ不足の状況に対処したり、メモリ不足の状況から完全に回復したりすることができ、クラッシュすることはありません。^[7]これは、限られたメモリに対する回復力が重要であるソフトウェアや、非常に多くのオブジェクトや非常に大きなオブジェクトが一般的に処理されるソフトウェアに GObject を含めることに反対する傾向があります。g_try_new() は、メモリ割り当てが失敗する可能性が高い場合 (たとえば、大きなオブジェクトの場合) に使用できますが、コードの他の場所で割り当てが失敗しないことを保証することはできません。^[8]

もう 1 つの重要な違いは、C++ と Objective-C は別の言語であるのに対し、GObject は厳密にはライブラリであり、新しい構文やコンパイラ インテリジェンスを導入しないという点です。たとえば、GObject ベースの C コードを書く場合、明示的なアップキャストを実行する必要が頻繁にあります。^[要出典]したがって、「GObject 付き C」は「glib 風味の C」とも呼ばれ、プレーン C とは別の言語と見なされ、Objective C に似ていますが、C++ とは異なり、プレーン C の厳密なスーパーセットです。

すべての C++ コンパイラで機能する標準ABIが存在しないプラットフォームでは(通常は Itanium ABI または Microsoft ABI のいずれかに従うため、通常はそうではありません)、ある C++ コンパイラでコンパイルされたライブラリは、別のコンパイラでコンパイルされたライブラリを呼び出せないことがあります。^{[引用が必要]}このような互換性が必要な場合は、C++ メソッドをプレーンな C 関数としてエクスポートする必要がありますが、これは C++ オブジェクト システムの目的に反します。^{[引用が必要]}この問題が発生する原因の 1 つは、エクスポートされたすべてのシンボルの一意性を保証するために、異なる C++ コンパイラが異なる種類の名前マングリングを使用することです。 (これは、たとえば、2 つの異なるクラスが同じ名前のメンバー関数を持つ場合や、1 つの関数名が複数回オーバーロードされる場合、または同じ名前の関数が異なる名前空間に出現する場合など、オブジェクト コードではこれらの重複が許可されないために必要です。) ^[要出典]対照的に、C はいかなる形式のオーバーロードや名前空間もサポートしていないため、C ライブラリの作成者は通常、明示的なプレフィックスを使用して、エクスポートされた名前のグローバルな一意性を保証します。^[要出典]したがって、オブジェクト指向であるにもかかわらず、C で記述された GObject ベースのライブラリは、どのコンパイラが使用されているかに関係なく、常に同じ外部シンボル名を使用します。

おそらく最も大きな違いは、GObject がシグナル(他の言語ではイベントと呼ばれる) に重点を置いていることです。 ^[要出典]この重点は、GObject が GUI ツールキットのニーズを満たすように特別に設計されているという事実に由来しています。ほとんどのオブジェクト指向言語用のシグナル ライブラリがありますが、GObject の場合はオブジェクト システムに組み込まれています。このため、一般的な GObject アプリケーションは、非 GObject アプリケーションよりもはるかに広範囲にシグナルを使用する傾向があり、GObjectコンポーネントは、プレーンな C++ や Java を使用するものよりもはるかにカプセル化され、再利用性が高くなっています。 ^{[要出典] [誰によると? ]}それぞれ Glib/GTK の公式 C++ ラッパーである glibmm/ gtkmmを使用する場合、兄弟プロジェクトlibsigc++により、標準 C++ を使用して基礎となる GObject シグナルを簡単に使用できます。もちろん、シグナルの他の実装はほとんどすべてのプラットフォームで使用できますが、C++ 用の Boost.Signals2 などの追加のライブラリが必要になる場合があります。

• Vala — C#のような構文を持つ GObject ベースのプログラミング言語。ソースからソースへのコンパイラーからCへ。

• GObject リファレンス マニュアル (およびチュートリアル)
• GObject チュートリアル 2004 年 8 月
• GOB2 — GObject ビルダー
• Valaホームページ