从 React 的视角谈谈 Rust 和 GTK

最近我尝试了多种框架，想要制作出既易用又容易安装的应用程序，但是都以失败告终；最后我决定转向 Rust 和 GTK，开始拥抱原生软件开发。

虽说以前我也短暂尝试过 GTK，但它对我来说还是很陌生的。在此之前，我在用户界面上的大部分经验都来自于 React 应用程序的构建。从 React 到 GTK 的过渡带来了一些挑战，其中多数是小部件原理上的差异造成的。用 Rust 写 GTK 是尤其困难的事情，因为 Rust 强制执行一些额外的规则来防止内存管理错误，并避免在线程上下文中执行不安全的操作。

在本文中，我将主要讨论如何将 React 的理念应用到 GTK 中，并重点介绍一些使 GTK 符合 Rust 规则所必需的技巧。Rust 制订了一些不好对付的强制规则，这些规则对于大多数开发人员来说都是陌生的；规则主要涉及值的共享方式，但在可变性方面也有严格的限制。我将在本文中遇到这些场景时指出它们。

本文中的所有示例均来自 FitnessTrax（ https://github.com/luminescent-dreams/fitnesstrax/ ），这是一款遵循隐私优先原则的健身追踪应用程序。用户可以在他们的 PC 上的一处存储空间内收集健身和生物识别数据，而不必依赖那些可能无法持续保护用户数据的公司。

关于这款应用程序的外观我要说句抱歉，因为 0.4 版（ https://savanni.luminescent-dreams.com/2020/01/03/weekly-ramblings/ ）发布的时候，我还没去花时间了解 GTK 是如何处理样式的。我保证会尽快改进用户界面。

框架哲学上的一些差异

Conrod（ https://github.com/PistonDevelopers/conrod ）是针对 Rust 的一个图形工具包，它试着将函数式响应编程（ https://en.wikipedia.org/wiki/Functional_reactive_programming ）技术应用到了图形编程上；它的开发者它描述了两种有着明显区别的图形组件管理模式（ https://docs.rs/conrod/0.61.1/conrod/guide/chapter_1/index.html#immediate-mode ）。在大多数原生图形编程采用的通用模式，亦即“保留模式（retained mode）”下，开发人员将创建一个个屏幕组件，然后在它们的整个生命周期内一次次更新。在“立即模式（immediate mode）”下，组件将具有一个绘制（draw）方法，其中组件会立即实例化自身的所有子级。然后，框架将对比这棵树与上一棵树，来判断该如何更新屏幕。

React 完全运行在即时模式下，而 GTK 完全运行在保留模式下。在 Web 开发行业中流行的数据可视化库 D3（ https://d3js.org/ ）也可以运行在保留模式下。2018 年，我写了一篇关于 React 和 D3 之间对接的文章（ https://www.cloudcity.io/blog/2018/08/07/breaking-d3s-deathgrip-on-the-dom-bringing-old-code-back-to-life-in-a-react-era/ ）。

与 Redux 或 Apollo-GraphQL（ https://www.apollographql.com/ ）搭配的 React 实现了函数式响应编程（FRP）的一些理念，让它可以自动处理传播到组件的数据更改。我入门 FRP 时看的是 Elise Huard 写的一本书“Haskell 中的游戏编程”（ https://leanpub.com/gameinhaskell ）。时至今日这本书可能已经过时了，但在 Haskell 中特定的某个 FRP 库的背景下，它确实很好地介绍了这种理念。不幸的是，FRP 尚未在 React 之外得到广泛采用。虽说至少有一个可用于 Rust 的 FRP 库，但在撰写本文时，对于我来说采用它还为时过早。因此，凭借一些创造力和我在 React 领域的经验，我设计了一些类似于 FRP 范式的机制。

一些术语的注释：

• 小部件（widget）是一个 GTK 对象，代表屏幕上的某些内容。它可以是一个窗口、按钮、标签或一个布局容器。GTK 小部件只能将其他 GTK 小部件作为自身的子级。
• 组件是屏幕上一个部分的任意逻辑抽象。在简单的情况下，它会是一个从某个函数返回的 GTK 小部件。在更复杂的情况下，它可能是包含一个或多个小部件的结构。组件不一定必须传递给 GTK 函数。结构组件始终提供一个’widget’字段，其代表这个组件的根小部件。

不可变值的显示

所有组件中最简单的，就像 React 组件一样是一小组小部件，这些小部件创建后就永远不会更新。这可以简单地实现为返回一个 GTK 小部件的函数。

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