使用C++界面框架ImGUI开发一个简单程序

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：

  • 主分支：GitHub - ocornut/imgui: Dear ImGui: Bloat-free Graphical User interface for C++ with minimal dependencies

  • docking分支：GitHub - ocornut/imgui at docking

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 frameImGui_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();// RenderingImGui::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 trees、DockSpace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nullptrbool* 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 DockSpaceImGuiIO& 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TabBarvoid 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。

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

体验地址：引迈 - JNPF快速开发平台_低代码开发平台_零代码开发平台_流程设计器_表单引擎_工作流引擎_软件架构

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