9f5ec9d68eb5f5d4c7d523ed9745b51b7bbae8db
[matthijs/projects/fpprac.git] / FPPrac.hs
1 {-# LANGUAGE RecordWildCards, ExistentialQuantification #-}
2 module FPPrac (
3         Request(..),
4         Response(..),
5         TinaProgram(..),
6         Color, Rect(..), Point(..),
7         rgb, pt, point,
8         runTina
9 ) where
10
11 import qualified Graphics.UI.Gtk as Gtk
12 import Graphics.UI.Gtk (AttrOp(..)) -- For the := constructor
13 import qualified Graphics.Rendering.Cairo as Cairo
14 import qualified Graphics.UI.Gtk.Gdk.EventM as EventM
15
16 import Control.Monad.Trans -- for liftIO
17 import Data.IORef
18 import Control.Applicative
19 import Control.Monad
20 import Char
21 import System.Exit
22
23 -- | A rectangle in two dimensional space
24 data Rect = Rect 
25         { rectLeft :: !Int
26         , rectTop :: !Int
27         , rectWidth :: !Int
28         , rectHeight :: !Int
29 } deriving (Show, Eq)
30
31 data Point = Point !Int !Int deriving (Show, Eq)
32
33 -- A color, with RGB values from 0 to 1
34 data Color = Color Double Double Double deriving (Show, Eq)
35
36 -- Create a Color from Red, Green and Blue values. The inputs should be
37 -- between 0 and 255 (inclusive).
38 rgb :: Int -> Int -> Int -> Color
39 rgb r g b = Color (conv r) (conv g) (conv b)
40         where conv = (/256) . fromIntegral
41
42 -- | Some predefined colours
43 red = rgb 0xff 0 0
44 green = rgb 0 0xff 0
45 blue = rgb 0 0 0xff
46 white = rgb 0xff 0xff 0xff
47
48 -- | Helper functions for creating a Point
49 point, pt :: Int -> Int -> Point
50 point = Point
51 pt = Point
52
53 data Request
54         = GfxLines      Color   [Point]                 -- coloured line through a list of points
55         | GfxPolygon    Color   [Point]                 -- filled polygon of given colour
56         | GfxPicture    FilePath Point                  -- shows a picture
57         | GfxText       Color    Point  String          -- coloured string on position Point
58         | GfxRectangle  Color    Rect                   -- filled rectangle of given colour
59         | GfxEllipse    Color    Rect                   -- ellipse within given rectangle
60         | GfxDisc       Color    Rect                   -- filled ellipse within given rectangle
61         | GfxClear                                      -- clears the graphical window
62         -- | GfxInstance   Bool
63         | GfxFont       String   Int                    -- changes to fontname of given size
64         | WinPrompt     String   String String          -- pops up a window with an edit field
65         -- | WinFilePrompt Bool
66         | WinMenu       [(String,[String])]             -- adds a menu list to the graphical window
67         | WinTitle      String                          -- gives a title to the graphical window
68         | FRead         String                          -- read file with a given name
69         | FWrite        String   String                 -- writes a text file with a given filename
70         | ReqQuit                                       -- quits the graphical system
71         deriving Show
72
73 data Response
74         = KeyIn            Char                         -- touched key with given character
75         | MouseDoubleClick Point                        -- mouse event on position Point
76         | MouseDragged     Point                        -- ibid
77         | MouseDown        Point                        -- ibid
78         | MouseUp          Point                        -- ibid
79         | MenuItem         String String                -- selected item from WinMenu with a given name
80         | PromptResponse   String String String         -- response to WinPrompt request
81         | FileContents     String String                -- response to FRead request
82         deriving Show
83
84 type TinaStep s = s -> Response -> (s,[Request])
85 data TinaProgram = forall s. Main
86         { initialState    :: s
87         , initialRequests :: [Request]
88         , eventHandler    :: TinaStep s
89         , windowWidth
90         , windowHeight    :: Int
91         }
92
93 testProg = Main
94         { initialState    = 1
95         , initialRequests = [GfxText red (pt 0 0) "foo", GfxText blue (pt 100 100) "bar"]
96         , eventHandler    = \s e -> (s+1,[GfxText green (pt 50 50) $ show (s,e)])
97         , windowWidth     = 200
98         , windowHeight    = 200
99         }
100
101 data IState = forall s. IS
102         { window    :: Gtk.Window
103         , buffer    :: IORef Cairo.Surface
104         , postponed :: IORef [Request]
105         , usrState  :: IORef s
106         , usrProg   :: TinaStep s
107         }
108
109 processPostponed :: IState -> IO ()
110 processPostponed s@IS {..} = do
111         ps <- readIORef postponed
112         unless (null ps) $ do
113                 writeIORef postponed (tail ps)
114                 rs  <- handle s (head ps)
115                 mapM (stepUserProgram s) rs
116                 processPostponed s
117
118 post s r = stepUserProgram s r >> processPostponed s
119
120 stepUserProgram :: IState -> Response -> IO ()
121 stepUserProgram IS {..} r = do
122         state <- readIORef usrState
123         let (state',reqs) = usrProg state r
124         writeIORef usrState state'
125         readIORef postponed >>= writeIORef postponed . (++ reqs)
126
127 handle :: IState -> Request -> IO [Response]
128 handle s@IS {..} r = do
129         resps <- maybe (fail $ "No handler for request " ++ show r) id $
130                 fmap (>> return []) (gfxHandler s r <|> winHandler s r <|> miscHandler s r)
131         return resps
132
133 runTina :: TinaProgram -> IO ()
134 runTina Main {..} = do
135         usrState  <- newIORef initialState
136         postponed <- newIORef (GfxText (rgb 0 0 0) (pt 50 50) "foo" : GfxClear :initialRequests)
137         let state = IS { window = undefined, buffer = undefined, usrProg = eventHandler, .. }
138         runGUI windowWidth windowHeight state
139
140 runGUI :: Int -> Int -> IState -> IO ()
141 runGUI w h (IS { .. }) = do
142         -- Init GTK.
143         Gtk.initGUI
144         
145         -- Create a window, which will make the mainloop terminated when
146         -- it is closed.
147         window <- Gtk.windowNew
148                 
149         Gtk.set window [ Gtk.containerBorderWidth := 10
150                        , Gtk.windowTitle := "FP Practicum" 
151                        , Gtk.windowDefaultWidth := w
152                        , Gtk.windowDefaultHeight := h
153                        ]
154         Gtk.onDestroy window Gtk.mainQuit
155         
156         -- Create a buffer to draw on (name the actual buffer buffer', so we
157         -- can use IS { .. } syntax below to pack the state. Using a record update
158         -- wouldn't work, probably because Cairo.Surface contains an existential
159         -- type...
160         -- We put the buffer in an IORef, so we can change it for a new one
161         -- later on (on window resizes).
162         buffer' <- Cairo.createImageSurface Cairo.FormatARGB32 w h
163         buffer <- newIORef buffer'
164
165         -- Register events
166         Gtk.on window Gtk.exposeEvent $ onExpose buffer
167         Gtk.on window Gtk.configureEvent $ onResize buffer
168
169         -- Repack state
170         let state = IS { .. }
171         
172         -- Process any initial requests
173         processPostponed state
174
175         -- Show the window and start the Gtk mainloop.
176         Gtk.widgetShowAll window
177         Gtk.mainGUI
178         
179
180 -- | Called when (part of) the window should be redrawn. Copy the given surface
181 --   to the exposed window on an expose event.
182 onExpose :: IORef Cairo.Surface -> EventM.EventM EventM.EExpose Bool
183 onExpose buffer = do
184         current_buffer <- liftIO $ readIORef buffer
185         dw <- EventM.eventWindow
186         -- Copy the buffer to the window
187         liftIO $ Gtk.renderWithDrawable dw $ do
188                 Cairo.setSourceSurface current_buffer 0 0
189                 Cairo.paint
190         return True -- No clue what this means
191
192 -- | Called when the window is resized. Resize the given buffer if needed.
193 onResize :: IORef Cairo.Surface -> EventM.EventM EventM.EConfigure Bool
194 onResize buffer = do
195         -- Get the current buffer and see if it's still big enough
196         current_buffer <- liftIO $ readIORef buffer
197         sw <- Cairo.imageSurfaceGetWidth current_buffer
198         sh <- Cairo.imageSurfaceGetHeight current_buffer
199         -- Get the current drawwindow and its size
200         dw <- EventM.eventWindow
201         (w, h) <- liftIO $ Gtk.drawableGetSize dw
202         when (w > sw || h > sh) $ liftIO $ do
203                 -- Buffer is too small, expand it.
204                 new_buffer <- Cairo.createImageSurface Cairo.FormatARGB32 w h
205                 -- Fill it with white and copy the old buffer
206                 Cairo.renderWith new_buffer $ do
207                         Cairo.setSourceRGB 1 1 1
208                         Cairo.paint
209                         Cairo.setSourceSurface current_buffer 0 0
210                         Cairo.paint
211                 -- Clean up the old buffer
212                 Cairo.surfaceFinish current_buffer
213                 -- Store and return the new buffer
214                 writeIORef buffer new_buffer
215         return True -- No clue what this means
216                                 
217
218 {-
219 runGUI s IS {..} = do
220         sFrame <- frame
221                 [ text       := "FP Practicum"
222                 , size       := s
223                 ]
224         buffer <- memoryDCCreate
225         bitmapCreateEmpty s 24 >>= memoryDCSelectObject buffer
226         withBrushStyle (BrushStyle BrushSolid white) (dcSetBackground buffer)
227         dcClear buffer
228         buffer `set`
229                 [ fontFace   := "Courier New"
230                 , fontSize   := 10
231                 , brushColor := rgb 0 0 0
232                 , brushKind  := BrushSolid
233                 , penColor   := rgb 0 0 0
234                 , penKind    := PenSolid
235                 ]
236         sPanel <- panel sFrame [ size := s ]
237         let state = IS {..}
238         sPanel `set`
239                 [ on paint       := onPaint state
240                 , on doubleClick := post state . MouseDoubleClick
241                 , on click       := post state . MouseDown
242                 , on drag        := post state . MouseDragged
243                 , on unclick     := post state . MouseUp
244                 , on anyKey      := transKey (post state . KeyIn)
245                 ]
246         sFrame `set`
247                 [ on closing := sFrame `set` [ visible := False ] >> wxcAppExit
248                 , on anyKey  := transKey (post state . KeyIn)
249                 , layout     := widget sPanel
250                 ]
251         windowSetFocus sFrame
252         processPostponed state
253 onPaint :: IState -> DC a -> Rect -> IO ()
254 onPaint IS {..} dest va = do
255         dcBlit dest va buffer (Point 0 0) wxCOPY False >> return ()
256
257 transKey :: (Char -> IO ()) -> Key -> IO ()
258 transKey prod (KeyChar c) = prod c
259 transKey prod  KeySpace   = prod ' '
260 transKey prod  KeyEscape  = prod '\ESC'
261 transKey prod  KeyReturn  = prod '\n'
262 transKey prod  KeyTab     = prod '\t'
263 transKey _ _ = return ()
264
265 -}
266
267 -- | Handlers for various requests.
268 miscHandler, winHandler, gfxHandler :: IState -> Request -> Maybe (IO ())
269 {-
270 miscHandler s@IS {..} (FRead  fn     ) = Just $ readFile fn >>= post s . FileContents fn
271 miscHandler   IS {..} (FWrite fn cnts) = Just $ writeFile fn cnts
272 miscHandler   IS {..} ReqQuit = Just $ putStrLn "Quiting" >> wxcAppExit
273 -}
274 miscHandler   IS {..} _ = Nothing
275
276 {-
277 winHandler s@IS {..} (WinPrompt st1 st2 st3) = Just $ textDialog sFrame st1 st2 st3 >>= post s . PromptResponse st1 st2
278 winHandler   IS {..} (WinTitle     st) = Just $ sFrame `set` [text := st]
279 winHandler s@IS {..} (WinMenu      ms) = Just $ mkMenu >>= \ms' -> sFrame `set` [menuBar := ms']
280         where
281         mkMenu = sequence
282                 [ do
283                         p  <- menuPane [ text := name ]
284                         sequence
285                                 [ do
286                                         i <- menuItem p [ text := item ]
287                                         sFrame `set` [on (menu i) := post s (MenuItem name item)]
288                                  | item <- items ]
289                         return p
290                  | (name,items) <- ms ]
291 -}
292 winHandler _        _                = Nothing
293
294 gfxHandler s req = case gfxHandler' req of
295         Nothing -> Nothing
296         Just render -> Just $ do
297                 buf <- readIORef (buffer s)
298                 Cairo.renderWith buf render
299                 Gtk.widgetQueueDraw (window s)
300                 
301 {-
302 gfxHandler IS {..} (GfxLines     col ps)    = Just $ polyline buffer ps [penColor := col] >> dirtyPts sPanel ps
303 gfxHandler IS {..} (GfxPolygon   col ps)    = Just $ polygon  buffer ps [penColor := col, brushColor := col] >> dirtyPts sPanel ps
304 gfxHandler IS {..} (GfxText      col xy st) = Just $ drawText buffer st xy [textColor := col] >> getTextExtent buffer st >>= dirtyRect' sPanel xy
305 gfxHandler IS {..} (GfxRectangle col rt)    = Just $ drawRect buffer rt [penColor := col, brushColor := col] >> dirtyRect sPanel rt
306 gfxHandler IS {..} (GfxEllipse   col rt)    = Just $ ellipse buffer rt [penColor := col, brushKind := BrushTransparent] >> dirtyRect sPanel rt
307 gfxHandler IS {..} (GfxDisc      col rt)    = Just $ ellipse buffer rt [penColor := col, brushColor := col] >> dirtyRect sPanel rt
308 gfxHandler IS {..} (GfxFont      st  sz)    = Just $ buffer `set` [ fontSize := sz, fontFace := st ]
309 gfxHandler IS {..} (GfxPicture   fd  pt)    = Just $ bitmapCreateFromFile fd >>= \bm -> drawBitmap buffer bm pt False [] >> bitmapGetSize bm >>= dirtyRect' sPanel pt
310 -}
311 -- | Helper function for gfxHanlder
312 gfxHandler' :: Request -> Maybe (Cairo.Render ())
313 gfxHandler' (GfxText col (Point x y) st) = Just $ do
314         -- Set the source color, move to the requested position and draw the
315         -- text
316         setSourceColor col
317         Cairo.moveTo (fromIntegral x) (fromIntegral y)
318         Cairo.showText st 
319 gfxHandler' GfxClear = Just $ do
320         -- Set the source to white and paint the entire surface with it
321         Cairo.setSourceRGB 1 1 1
322         Cairo.paint
323 gfxHandler' _ = Nothing
324
325 -- | Sets the source to a pattern fill of the given color
326 setSourceColor :: Color -> Cairo.Render ()
327 setSourceColor (Color r g b) =
328         Cairo.setSourceRGB r g b
329
330 {-
331 dirtyPts :: Window a -> [Point] -> IO ()
332 dirtyPts dc ps = dirtyRect' dc (pt x y) Size {..}
333         where
334         xs     = map pointX ps
335         ys     = map pointY ps
336         x      = minimum xs
337         y      = minimum ys
338         sizeW  = maximum xs - x
339         sizeH  = maximum ys - y
340
341 dirtyRect' :: Window a -> Point -> Size -> IO ()
342 dirtyRect' dc Point {..} Size {..} = dirtyRect dc $ Rect pointX pointY sizeW sizeH
343
344 dirtyRect :: Window a -> Rect -> IO ()
345 dirtyRect dc rect = windowRefreshRect dc False (grow 2 rect)
346
347 rectanglify :: Point -> Size -> Rect
348 rectanglify Point {..} Size {..} = Rect pointX pointY sizeW sizeH
349
350 grow :: Int -> Rect -> Rect
351 grow n Rect {..} = Rect
352         { rectLeft   = rectLeft   - n
353         , rectTop    = rectTop    - n
354         , rectWidth  = rectWidth  + 2 * n
355         , rectHeight = rectHeight + 2 * n }
356
357 -}