核心架构

相关源文件

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• imgui.cpp
• imgui.h
• imgui_demo.cpp
• imgui_draw.cpp
• imgui_internal.h
• imgui_tables.cpp
• imgui_widgets.cpp

本页面详细介绍了 Dear ImGui 的内部架构，解释了其核心组件、执行流程和基本概念。我们将探讨库的组织方式、主要数据结构以及组件之间的交互模式。

有关与平台和图形 API 集成的信息，请参阅后端系统。有关小部件和界面元素的信息，请参阅小部件系统。

概述

Dear ImGui 的设计围绕“即时模式”（immediate mode）用户界面范例，其中 UI 在每一帧都从头开始重建。这与维护持久 UI 对象的“保留模式”（retained mode）库形成对比。这种设计选择影响了架构的各个方面，优先考虑简洁性、最小化的状态重复和直接操作。

来源：imgui.h147-201 imgui.cpp102-125

上下文系统

ImGui 库的状态集中在 ImGuiContext 结构体中。一个上下文封装了 Dear ImGui 实例的全部状态，允许潜在的多上下文应用（尽管大多数应用使用单个上下文）。

ImGuiContext

ImGuiContext 是包含以下内容的中心数据结构：

1. 全局状态信息
2. 窗口和控件数据
3. 输入/输出接口
4. 渲染信息
5. 字体图集和样式设置

创建和管理上下文

来源：imgui.h179 imgui.h326-330 imgui_internal.h1145-1185

输入/输出接口

ImGuiIO 结构体负责管理您的应用程序与 Dear ImGui 之间的通信

1. 输入：鼠标位置、按钮状态、键盘输入等。
2. 输出：通知标志，例如 ImGui 是否想要捕获鼠标/键盘。
3. 配置：显示尺寸、时间差、字体设置等。

来源：imgui.h180-181 imgui.h333-334 imgui.cpp472-500

帧生命周期

Dear ImGui 中的每一帧都遵循特定的操作顺序，将用户输入转换为可见的 UI。

来源：imgui.cpp273-307 imgui.cpp354-405 imgui.h335-339

关键帧函数

1. NewFrame()：为新帧准备上下文，验证状态，设置时间和输入数据
2. Begin()/End()：定义窗口边界和属性
3. Widget Functions：创建 UI 元素并与之交互
4. Render()：处理所有待处理的 UI 元素并生成绘图命令
5. EndFrame()：如果 Render() 尚未完成，则完成帧

来源：imgui.cpp79-98 imgui.h370-371

窗口系统

窗口是 Dear ImGui 中 UI 元素的基本容器。每个窗口都有其位置、大小、内容、绘图上下文和状态。

窗口层级结构

窗口可以拥有子窗口，形成一个层级结构

来源：imgui.h359-371 imgui.h391-393 imgui_internal.h1182-1185

渲染系统

ImGui 不直接渲染到屏幕，而是生成供应用程序执行的渲染命令。

ImDrawList 和绘图命令管道

渲染系统围绕以下内容构建：

1. ImDrawList：一个窗口的渲染命令列表
2. ImDrawCmd：单个绘图命令（绘图图元、裁剪矩形、回调）
3. ImDrawData：包含帧的所有 ImDrawList
4. Renderer Backend：将 ImDrawData 转换为图形 API 调用

来源：imgui.h162-169 imgui.h338-339 imgui_draw.cpp24-33

ID 系统

Dear ImGui 使用分层 ID 系统来唯一跟踪和标识 UI 元素

ID 由以下方式生成：

• 字符串标签（哈希值）
• 整数值
• 指针值
• 基于堆栈的 ID 嵌套

此系统对于正确跟踪交互状态（例如，哪个按钮被点击）以及在帧之间保留状态至关重要。

来源：imgui.cpp79-81 imgui_internal.h1145-1150

字体系统

Dear ImGui 包括一个字体系统，允许加载和渲染 TrueType 字体

字体系统处理：

1. 加载字体文件（TTF、OTF）
2. 构建字体图集
3. 计算文本尺寸
4. 渲染文本字符

来源：imgui.h170-176 imgui_draw.cpp14-23

风格系统

ImGui元素的样式由ImGuiStyle结构控制

风格系统提供：

1. 默认风格（暗色、亮色、经典）
2. 颜色自定义
3. 间距和尺寸参数
4. 运行时修改功能

来源：imgui.h195-196 imgui.h353-356 imgui_draw.cpp182-226

核心执行流程

典型的ImGui应用程序中的执行流程遵循以下模式：

来源：imgui.cpp273-307 imgui.cpp80-98

内存管理

Dear ImGui 的内存管理旨在最大限度地减少正常运行期间的内存分配。

1. 内存池分配：常用结构使用对象池来避免频繁分配。
2. 帧重置：许多临时结构在每帧被重置，而不是被释放。
3. 向量增长策略：大多数动态数组以1.5倍容量的策略增长。
4. 自定义分配器：库允许覆盖默认的内存分配函数。

来源：imgui.h271-273 imgui_internal.h346-359

配置与自定义

Dear ImGui 提供了多种方式来配置和定制库。

1. imconfig.h：用户提供的头文件，用于编译时配置。
2. ImGuiIO：通过 IO 结构进行运行时配置。
3. ImGuiStyle：通过 Style 结构进行视觉定制。
4. 自定义函数：可覆盖的内存分配、文件处理等。

这种多层方法提供了灵活性，同时保持了库的核心简洁性。

来源：imgui.h60-65 imgui.cpp241-254

结论

Dear ImGui 的核心架构体现了其设计理念：

• 最小化状态重复
• 直接操作 UI
• 即时视觉反馈
• 简洁而非复杂

这种架构使 Dear ImGui 既轻量又强大，适用于从简单工具到复杂调试界面的各种应用程序。