📚 课程目录第3章创建Wayland表面并显示纯色窗口

3. 创建Wayland表面并显示纯色窗口

任务目标

编写一个最小的Wayland客户端程序，使用C语言连接Wayland显示服务（compositor），创建窗口并填充纯色背景，以验证客户端与Wayland服务端的基本通信链路是否正常。

环境与依赖

Linux系统，已运行Wayland compositor（如weston、sway或gnome-shell的Wayland会话）
开发库：libwayland-client-dev（Debian/Ubuntu）或 wayland-devel（Fedora）
编译工具：gcc、pkg-config
可选：weston（若当前会话非Wayland，可用weston作为嵌套compositor测试）

核心实现

本案例使用Wayland协议的核心接口（wl_display, wl_registry, wl_compositor, wl_surface, wl_shm）完成最小闭环。客户端通过共享内存（wl_shm）提交一帧纯色像素数据，由compositor合成显示。代码不依赖任何第三方UI工具包，直接使用C语言与Wayland协议交互。

// wayland_client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <wayland-client.h>

static struct wl_compositor *compositor = NULL;
static struct wl_shm *shm = NULL;
static int width = 320, height = 240;

static void registry_global(void *data, struct wl_registry *registry,
                            uint32_t name, const char *interface,
                            uint32_t version) {
    if (strcmp(interface, wl_compositor_interface.name) == 0) {
        compositor = wl_registry_bind(registry, name,
                                      &wl_compositor_interface, 1);
    } else if (strcmp(interface, wl_shm_interface.name) == 0) {
        shm = wl_registry_bind(registry, name, &wl_shm_interface, 1);
    }
}

static void registry_global_remove(void *data, struct wl_registry *registry,
                                   uint32_t name) {}

static const struct wl_registry_listener registry_listener = {
    .global = registry_global,
    .global_remove = registry_global_remove
};

static int create_shm_file(size_t size) {
    char name[] = "/wl_shm_XXXXXX";
    int fd = mkstemp(name);
    if (fd < 0) return -1;
    if (ftruncate(fd, size) < 0) { close(fd); return -1; }
    unlink(name);
    return fd;
}

int main(void) {
    struct wl_display *display = wl_display_connect(NULL);
    if (!display) {
        fprintf(stderr, "无法连接Wayland display，请确认在Wayland会话中运行\n");
        return 1;
    }

    struct wl_registry *registry = wl_display_get_registry(display);
    wl_registry_add_listener(registry, &registry_listener, NULL);
    wl_display_roundtrip(display);

    if (!compositor || !shm) {
        fprintf(stderr, "未获取到compositor或shm接口\n");
        return 1;
    }

    struct wl_shm_pool *pool;
    struct wl_buffer *buffer;
    struct wl_surface *surface;
    void *shm_data;

    int stride = width * 4;
    int size = stride * height;

    int fd = create_shm_file(size);
    if (fd < 0) { fprintf(stderr, "创建共享内存失败\n"); return 1; }

    shm_data = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (shm_data == MAP_FAILED) { fprintf(stderr, "mmap失败\n"); return 1; }

    // 填充纯蓝色背景 (BGRA格式)
    for (int i = 0; i < width * height; i++) {
        ((uint32_t *)shm_data)[i] = 0xFF0000FF; // 蓝色，不透明
    }

    pool = wl_shm_create_pool(shm, fd, size);
    buffer = wl_shm_pool_create_buffer(pool, 0, width, height,
                                       stride, WL_SHM_FORMAT_XRGB8888);
    wl_shm_pool_destroy(pool);

    surface = wl_compositor_create_surface(compositor);
    wl_surface_attach(surface, buffer, 0, 0);
    wl_surface_damage(surface, 0, 0, width, height);
    wl_surface_commit(surface);

    // 保持事件循环运行，等待compositor处理
    while (wl_display_dispatch(display) != -1) {
        // 持续分发事件；按Ctrl+C终止
    }

    wl_buffer_destroy(buffer);
    wl_surface_destroy(surface);
    wl_display_disconnect(display);
    munmap(shm_data, size);
    close(fd);
    return 0;
}

编译与运行

gcc -o wayland_client wayland_client.c $(pkg-config --cflags --libs wayland-client)
./wayland_client

验证方法

程序启动后，屏幕上应出现一个320×240像素的蓝色矩形窗口。
窗口无响应属正常现象（本案例未实现事件处理），按Ctrl+C终止程序。
若终端输出“无法连接Wayland display”，说明当前会话不是Wayland，可先运行weston启动嵌套compositor，再在weston终端中执行本程序。
若窗口显示为黑色或花屏，检查共享内存格式是否与compositor支持一致（本代码使用XRGB8888，蓝色像素值为0xFF0000FF，其中高8位为填充字节，实际RGB为0x0000FF）。

预期输出

程序正常运行时无终端输出，仅在连接失败或接口获取失败时打印错误信息。视觉上出现一个纯蓝色窗口即表示Wayland客户端与compositor通信成功。