一个程序员应该怎样学会编写带GUI的程序

图形用户界面，英文为GraphicalUserInterface，简写为GUI。

众说纷纭，有人列举了许多实现GUI界面的类库，例如C++的QT、MFC，Python的Tkinter等。但是这些类库是如何显示的呢？归根结底，它们都是在计算机屏幕上显示信息，那么计算机是如何绘制屏幕的呢？

计算机把内存中的内容输出到屏幕上，这个操作叫渲染。现代计算机有一个专门的关键部分，用于完成渲染工作，它就是GPU（GraphicsProcessingUnit）。

我们在屏幕上看到的动画或视频，是单一的一帧一帧画面重复绘制的结果。每一帧渲染主要分为六步：

顶点着色器（VertexShader）：顶点着色器主要的目的是把3D坐标转为另一种3D坐标。

形状装配（ShapeAssembly）：将所有的点装配成指定图元的形状。

几何着色器（GeometryShader）：把图元形式的一系列顶点的集合作为输入，通过产生新顶点构造出新的图元来生成其他形状。

光栅化（Rasterization）：该阶段会把图元映射为最终屏幕上相应的像素。

片段着色器（FragmentShader）：对输入片段进行裁切（Clipping）。裁切会丢弃超出视图以外的所有像素，用来提升渲染效率。

测试与混合（TestsandBlending）：该阶段还会检查alpha值。

完全理解这六个步骤稍微有点困难。大概可以这么理解：CPU送给GPU需要渲染的画面数据，是立体的，就像重叠的窗口一样，是一个立体、有重叠和覆盖性质的内容；GPU收到这些数据以后，先建点连线，构建3D图形，然后在屏幕上投影，将3D图形转化为2D图形，最后裁掉屏幕以外的部分，将像素绘制出来。

GPU本质上绘制的是像素。屏幕上每个像素可以看作是一个带颜色控制的小灯泡，GPU频繁控制这些灯泡的明灭暗淡，以此完成复杂的画面渲染。

既然屏幕绘制工作是GPU完成的，那么在系统里，软件是如何调用GPU的呢？

无论是什么系统，软件是不能直接控制GPU的。软件向系统发出控制请求，系统通过设备驱动控制特定的计算机设备。驱动全称是设备驱动程序，是添加到操作系统中的特殊程序。驱动中包含有关硬件设备信息，以及设备控制指令。厂商生产了硬件设备，只有厂商自己发布的设备驱动才知道如何控制设备。

计算机或其它程序软件没有办法直接控制某个驱动，只有设备驱动可以。驱动在计算机中的地位，就好比归附的山寨军队的山大王。要指挥山寨，必须通过山大王发号施令，直接安排是不好使的。

图源：snappygoat.