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使用C++界面框架ImGUI开发一个简单程序
来源:cnblogs  作者:二次元攻城狮  时间:2023/8/16 9:14:16  对本文有异议

简介

ImGui 是一个用于C++的用户界面库,跨平台、无依赖,支持OpenGL、DirectX等多种渲染API,是一种即时UI(Immediate Mode User Interface)库,保留模式与即时模式的区别参考保留模式与即时模式。ImGui渲染非常快,但界面上有大量的数据集需要渲染可能会有一些问题,需要使用一些缓存技巧。缓存只是避免数据的更新逻辑耗时太久影响渲染,实际渲染过程不存在瓶颈。

本文最终实现的应用效果如下:
image

使用示例

ImGui有master、docking两个分支,链接如下:

推荐使用docking分支(支持窗口停靠),本文也是使用的docking分支,先把项目下载下来。

下载示例

从github下载示例,打开examples文件夹下的项目,有很多示例可以选:
image

我的电脑只有example_glfw_opengl和example_win32_directx两个系列的示例能直接运行起来,example_win32_directx的界面不知道为什么看起来很糊,所以只能选择example_glfw_opengl3的示例来开始后续的内容。

main文件

example_glfw_opengl3项目的源文件如下:

image

其中,main文件有很多有用的注释和代码片段,下面主要介绍主题、字体部分内容。

设置ImGui风格

ImGui提供Dark、Light、Classic三种风格,示例中默认使用Dark:

// Setup Dear ImGui style
ImGui::StyleColorsDark();
//ImGui::StyleColorsLight();

// Classic在示例注释里面没有提及,但源码里面有对应的函数
//ImGui::StyleColorsClassic();

Dark风格:

image

Light风格:

image

Classic 风格:

image

自定义配色方案可参考上面设置风格的函数实现,里面的颜色种类太多,后面会单独写一篇界面美化的文章。

设置字体

ImGui默认字体说实话比较难看,我还是比较喜欢微软雅黑:

//设置微软雅黑字体,并指定字体大小
ImFont* font = io.Fonts->AddFontFromFileTTF
(
    "C:/Windows/Fonts/msyh.ttc",
    30,
    nullptr,
    //设置加载中文
    io.Fonts->GetGlyphRangesChineseFull()
);
//必须判断一下字体有没有加载成功
IM_ASSERT(font != nullptr);

注意一下,一定要使用GetGlyphRangesChineseFull(),使用GetGlyphRangesChineseSimplifiedCommon()的话会有部分中文加载不出来。
上面加载字体有两个问题:固定文件路径、内存占用过高,后面会单独写一篇关于字体的文章。

主循环

main函数的主循环类似其它界面框架的消息循环,里面有一些示例代码需要删除,简化后的代码大致如下:

while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
    //一些注释...
    glfwPollEvents();
    // Start the Dear ImGui frame
    ImGui_ImplOpenGL3_NewFrame();
    ImGui_ImplGlfw_NewFrame();
    ImGui::NewFrame();
    /*
    * 添加自己的代码,App的实现见下面的代码
    */
    App::RenderUI();

    // Rendering
    ImGui::Render();
    //一些代码和注释
    glfwSwapBuffers(window);
}

每帧的UI渲染都在App::RenderUI()函数里面执行,具体实现参考下面的内容。

添加Application类

实际项目中不可能把所有UI代码放到Main函数里面,所以添加命名为Application的头文件和源文件用来存放UI代码。
同时,创建一个App的命名空间并在Application.h中引入imgui.h头文件,在源码中添加一些示例。
头文件内容如下:

#pragma once
#include "imgui.h"
namespace App
{
    void RenderUI();
}

源码文件如下:

#include "Application.h"
#include <iostream>
#include <string>

namespace App
{
    //选中结果
    bool isShowDrag=false;
    //字符串结果
    std::string text="";
    //拖拽值
    float fValue = 0.5f;

    void RenderUI()
    {
        //创建一个设置窗口
        ImGui::Begin("设置拖拽按钮");
        //按钮在单击时返回true(大多数小部件在编辑/激活时返回true)
        if (ImGui::Button("按钮"))
        {
            //单击事件处理程序
        }
        //显示一些文本(也可以使用字符串格式)
        ImGui::Text("这是一个中文字符串");

        // 缓冲区用于存储文本输入值
        char buffer[256] = ""; 
        ImGui::InputText("输入框", buffer, sizeof(buffer));
        //编码转换
        std::string textU8 = buffer;

        ImGui::Checkbox("显示拖拽", &isShowDrag);
        if (isShowDrag)
        {
            float value = 10.0f;
            ImGui::DragFloat(u8"值",&value);
        }
        //使用从0.0f到1.0f的滑块编辑1个浮动
        ImGui::SliderFloat("float", &fValue, 0.0f, 1.0f);
        ImGui::SameLine();
        ImGui::Text("Value %f", fValue);
        ImGui::End();
    }
}

运行结果如下:
image

中文编码问题

在上述例子中,有一个关于中文字符串的问题需要注意。默认情况下,VS使用ANSI编码格式的字符串,因此ImGui会显示为????。

关于这个问题,网上提供了几种解决方案:

  • 在字符串前面添加u8前缀,例如:ImGui::Begin(u8"显示中文");
  • 将字符串转换为UTF-8编码格式后再传入,例如:ImGui::Begin(string_to_utf8("显示中文").c_str());
  • 使用记事本将源码文件另存为UTF-8格式(推荐使用),参考B站视频:imgui 帮助 19

推荐使用第三种方法,它简单快速。第一种方法实际上没有作用,依然会显示乱码。第二种方法可能会导致部分代码转换为换行符,从而导致编译错误。第三种方法只需修改文件的编码格式,之后可以直接使用中文,无需添加u8前缀。

需要注意的是,将源码文件另存为UTF-8格式只解决了显示问题,并没有解决中文输入问题。文本框控件中的中文字符串值采用的是UTF-8格式。如果需要在代码中打印或保存文本框的输入值,需要将其转换为ANSI编码。可以参考C++字符串编码转换进行转换。需要注意的是,使用标准库版本的编码转换可能存在多线程bug。

界面设计

界面整体使用"左导航右内容"布局,窗口标题下面最多加一个菜单栏用来设置一下业务无关的逻辑(如界面主题、停靠选项等),界面效果见文章开头。下面会介绍怎么创建这样一个界面,包括一些需要注意的问题。

关于imgui_demo.cpp

imgui_demo.cpp有8000多行代码,里面有各种有用的示例代码,下面需要树控件和停靠空间的代码都是从这里拷贝改造的。
可以先调用ImGui::ShowDemoWindow()查看示例显示效果,并根据渲染的字符串到代码里面进行搜索,如搜索Basic treesDockSpace等。

创建停靠空间

ImGui的docking分支虽然支持停靠,但需要使用者主动去创建才能使用。把ShowExampleAppDockSpace函数从imgui_demo.cpp复制到Application.cpp的RenderUI函数里面,稍微改造删除一些代码、注释。
代码如下:

void RenderUI()
{
    //p_open不需要,改成nullptr
    bool* p_open = nullptr;
    static bool opt_fullscreen = true;
    static bool opt_padding = false;
    static ImGuiDockNodeFlags dockspace_flags = ImGuiDockNodeFlags_None;    ImGuiWindowFlags window_flags = ImGuiWindowFlags_MenuBar | ImGuiWindowFlags_NoDocking;
    if (opt_fullscreen)
    {
        const ImGuiViewport* viewport = ImGui::GetMainViewport();
        ImGui::SetNextWindowPos(viewport->WorkPos);
        ImGui::SetNextWindowSize(viewport->WorkSize);
        ImGui::SetNextWindowViewport(viewport->ID);
        ImGui::PushStyleVar(ImGuiStyleVar_WindowRounding, 0.0f);
        ImGui::PushStyleVar(ImGuiStyleVar_WindowBorderSize, 0.0f);
        window_flags |= ImGuiWindowFlags_NoTitleBar | ImGuiWindowFlags_NoCollapse | ImGuiWindowFlags_NoResize | ImGuiWindowFlags_NoMove;
        window_flags |= ImGuiWindowFlags_NoBringToFrontOnFocus | ImGuiWindowFlags_NoNavFocus;
    }
    else
    {
        dockspace_flags &= ~ImGuiDockNodeFlags_PassthruCentralNode;
    }    if (dockspace_flags & ImGuiDockNodeFlags_PassthruCentralNode)
        window_flags |= ImGuiWindowFlags_NoBackground;    if (!opt_padding)
        ImGui::PushStyleVar(ImGuiStyleVar_WindowPadding, ImVec2(0.0f, 0.0f));
    ImGui::Begin("DockSpace Demo", p_open, window_flags);
    if (!opt_padding)
        ImGui::PopStyleVar();    if (opt_fullscreen)
        ImGui::PopStyleVar(2);    // Submit the DockSpace
    ImGuiIO& io = ImGui::GetIO();
    if (io.ConfigFlags & ImGuiConfigFlags_DockingEnable)
    {
        ImGuiID dockspace_id = ImGui::GetID("MyDockSpace");
        ImGui::DockSpace(dockspace_id, ImVec2(0.0f, 0.0f), dockspace_flags);
    }
    else
    {
        //不关闭Docking
        //ShowDockingDisabledMessage();
    }    if (ImGui::BeginMenuBar())
    {
        //菜单做一些汉化
        if (ImGui::BeginMenu("选项(Options)"))
        {
            ImGui::MenuItem("全屏(Fullscreen)", NULL, &opt_fullscreen);
            ImGui::MenuItem("填充(Padding)", NULL, &opt_padding);
            ImGui::Separator();            if (ImGui::MenuItem("标志:不分割(Flag: NoSplit)", "", (dockspace_flags & ImGuiDockNodeFlags_NoSplit) != 0)) { dockspace_flags ^=mGuiDockNodeFlags_NoSplit; }
            if (ImGui::MenuItem("标志:不调整大小(Flag: NoResize)", "", (dockspace_flags & ImGuiDockNodeFlags_NoResize) != 0)) { dockspace_flags ^=mGuiDockNodeFlags_NoResize; }
            if (ImGui::MenuItem("标志:不停靠在中心节点(Flag: NoDockingInCentralNode)", "", (dockspace_flags & ImGuiDockNodeFlags_NoDockingInCentralNode) != 0)) {ockspace_flags ^= ImGuiDockNodeFlags_NoDockingInCentralNode; }
            if (ImGui::MenuItem("标志:自动隐藏选项卡栏(Flag: AutoHideTabBar)", "", (dockspace_flags & ImGuiDockNodeFlags_AutoHideTabBar) != 0)) { dockspace_flags= ImGuiDockNodeFlags_AutoHideTabBar; }
            if (ImGui::MenuItem("标志:中心节点筛选器(Flag: PassthruCentralNode)", "", (dockspace_flags & ImGuiDockNodeFlags_PassthruCentralNode) != 0,pt_fullscreen)) { dockspace_flags ^= ImGuiDockNodeFlags_PassthruCentralNode; }
            ImGui::Separator();
            //不关闭菜单
           /* if (ImGui::MenuItem("Close", NULL, false, p_open != NULL))
                *p_open = false;*/
            ImGui::EndMenu();
        }
        //增加主题切换
        if (ImGui::BeginMenu("主题(Other)"))
        {
            if (ImGui::MenuItem("暗黑(Dark)")) { ImGui::StyleColorsDark(); }
            if (ImGui::MenuItem("明亮(Light)")) { ImGui::StyleColorsLight(); }
            if (ImGui::MenuItem("经典(Classic)")) { ImGui::StyleColorsClassic(); }
            ImGui::EndMenu();
        }
        //HelpMarker 不需要
        ImGui::EndMenuBar();
    }

    /**添加自己的窗口**/
    ShowTreeView();
    ShowMainView();

    ImGui::End();
}

创建页面

先在Application.h文件中定义需要用到的一些函数:

#pragma once
#include "imgui.h"
namespace App
{
    //主UI函数,放停靠空间的代码
    void RenderUI();

    //隐藏窗口的TabBar
    void HideTabBar();
    //导航页面
    void ShowTreeView();
    //内容页面
    void ShowMainView();
    /*
    * 内容页面0-5
    */
    void ShowPageView0();
    void ShowPageView1();
    void ShowPageView2();
    void ShowPageView3();
    void ShowPageView4();
}

隐藏窗口标签栏

正常情况下窗口创建后会有一个标签栏,这个很影响界面外观需要去掉,参考github上面的issues:以编程方式完成停靠和隐藏选项卡栏
没次创建窗口时,需要在ImGui::Begin前面调用,代码如下:

#include <imgui_internal.h>

void HideTabBar()
{
    ImGuiWindowClass window_class;
    window_class.DockNodeFlagsOverrideSet = ImGuiDockNodeFlags_NoTabBar;
    ImGui::SetNextWindowClass(&window_class);
}

创建导航页面

导航页面本质上就是一个树控件,使用ImGui自带的控件样式即可,代码也是从demo里面拷贝到Application.cpp的,如下所示:

//一级索引
int FirstIdx = 0;
//二级索引
int SecondIdx = 0;
//导航页面
void ShowTreeView()
{
    HideTabBar();
    ImGui::Begin("导航窗口");
    if (ImGui::TreeNode("功能选项"))
    {
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            if (i == 0)
                ImGui::SetNextItemOpen(true, ImGuiCond_Once);
            if (ImGui::TreeNode((void*)(intptr_t)i, "功能 %d", i))
            {
                ImGui::Text("图标");
                ImGui::SameLine();
                if (ImGui::SmallButton("按钮1")) { FirstIdx = i; SecondIdx = 0; }
                ImGui::Text("图标");
                ImGui::SameLine();
                if (ImGui::SmallButton("按钮2")) { FirstIdx = i; SecondIdx = 1; }
                ImGui::TreePop();
            }
        }
        ImGui::TreePop();
    }
    if (ImGui::TreeNode("其它选项"))
    {
        ImGui::Text("图标");
        ImGui::SameLine();
        if (ImGui::SmallButton("按钮")) { }
        ImGui::TreePop();
    }
    ImGui::End();
}

注:上面的“图标”使用图标字体就可以显示真正的图标,图标字体的加载留到后续的文章再说。

创建内容页面

内容页面根据导航的索引确定需要渲染的内容,为了避免页面关于单调,里面加了一个表格控件和选项卡控件的示例,代码如下:

//内容页面
void ShowMainView()
{
    HideTabBar();
    // 清除之前的内容
    ImGui::Begin("页面窗口");
    switch (FirstIdx)
    {
    case 0:
        ShowPageView0();
        break;
    case 1:
        ShowPageView1();
        break;
    case 2:
        ShowPageView2();
        break;
    case 3:
        ShowPageView3();
        break;
    case 4:
        ShowPageView4();
        break;
    default:
        break;
    }
    ImGui::End();
}
void ShowPageView0()
{
    ImGui::Text("功能%d -> 按钮%d -> 页面0", FirstIdx,SecondIdx);
    //一个表格示例
    static ImGuiTableFlags flags =
        ImGuiTableFlags_SizingFixedFit |
        ImGuiTableFlags_RowBg |
        ImGuiTableFlags_Borders |
        ImGuiTableFlags_Resizable |
        ImGuiTableFlags_Reorderable |
        ImGuiTableFlags_Hideable;
    if (ImGui::BeginTable("table0", 3, flags))
    {
        ImGui::TableSetupColumn("AAA", ImGuiTableColumnFlags_WidthFixed);
        ImGui::TableSetupColumn("BBB", ImGuiTableColumnFlags_WidthFixed);
        ImGui::TableSetupColumn("CCC", ImGuiTableColumnFlags_WidthStretch);
        ImGui::TableHeadersRow();
        for (int row = 0; row < 5; row++)
        {
            ImGui::TableNextRow();
            for (int column = 0; column < 3; column++)
            {
                ImGui::TableSetColumnIndex(column);
                ImGui::Text("%s %d,%d", (column == 2) ? "Stretch" : "Fixed", column, row);
            }
        }
        ImGui::EndTable();
    }
}
void ShowPageView1()
{
    ImGui::Text("功能%d -> 按钮%d -> 页面1", FirstIdx, SecondIdx);
    //选项卡示例
    ImGuiTabBarFlags tab_bar_flags = ImGuiTabBarFlags_None;
    if (ImGui::BeginTabBar("MyTabBar", tab_bar_flags))
    {
        if (ImGui::BeginTabItem("Avocado"))
        {
            ImGui::Text("This is the Avocado tab!\nblah blah blah blah blah");
            ImGui::EndTabItem();
        }
        if (ImGui::BeginTabItem("Broccoli"))
        {
            ImGui::Text("This is the Broccoli tab!\nblah blah blah blah blah");
            ImGui::EndTabItem();
        }
        if (ImGui::BeginTabItem("Cucumber"))
        {
            ImGui::Text("This is the Cucumber tab!\nblah blah blah blah blah");
            ImGui::EndTabItem();
        }
        ImGui::EndTabBar();
    }
}
void ShowPageView2() { ImGui::Text("功能%d -> 按钮%d -> 页面2", FirstIdx, SecondIdx); }
void ShowPageView3() { ImGui::Text("功能%d -> 按钮%d -> 页面3", FirstIdx, SecondIdx); }
void ShowPageView4() { ImGui::Text("功能%d -> 按钮%d -> 页面4", FirstIdx, SecondIdx); }

隐藏控制台窗口

隐藏控制台窗口一般都是调用HWND hWnd = GetConsoleWindow()获取控制台窗口,然后使用ShowWindow(hWnd, SW_HIDE)隐藏窗口,这里使用另一种更合理的方法。

右击项目“属性->链接器->系统->子系统”,将控制台改为窗口,如下图所示:
image
然后将main函数改成WinMain函数,代码如下:

// Main code
//int main(int, char**)
int WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)

如果使用的不是win32,还需要引用以下头文件:

#include <windows.h>

顺便把程序标题也改一下,代码如下:

// Create window with graphics context
GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(1280, 720, "演示程序", nullptr, nullptr);

打包程序

将生成的exe文件重命名为App.exe单独放到一个文件夹,初次打开需要手动调整布局,程序退出时布局自动保存在ImGui.ini文件中。最后打包的文件如下所示:

image

可以看到exe文件很小,只有500多KB。

总结

待解决问题

本文记录初次使用ImGui的整个过程,解决了使用过程中的大部分问题,但还有一些细节问题需要解决:

  • 字体内存加载方式时软件退出报错
  • 字体文件过大时加载耗时导致白屏
  • 程序图标自定义,默认窗体标题栏的自定义
  • 控件外观自定义,加载图标字体作为控件图标

这些问题后面会每个单独写一篇文章处理,目前的内容已经可以开发一些简单的应用。

开发优势

ImGui界面框架是我使用过开发体验的最好的界面框架,有种在C++中使用Winform开发的感觉,甚至比Winform开发更简单。这里要点名吐槽MFC,如果不是工作所迫我是绝对不会用它的。个人感觉ImGui良好的开发体验主要来自两方面:

  • 即时UI模式降低了界面和数据之间的交互难度
  • 框架默认的布局、样式降低了开发的心智负担

ImGui目前主要应用在游戏开发中,但我感觉在其它领域也能很好的发挥作用,在C#中也有ImGui.Net可以使用。

附件

源代码:提取码: 59nz

原文链接:https://www.cnblogs.com/timefiles/p/17632348.html

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