LoginSignup
48
31
RustAdvent Calendar 2023Day 12
@task_jp(Tasuku Suzuki)in合同会社シグナルスロット

GUI フレームワーク Slint の紹介

Last updated at Posted at 2023-12-11

Rust Advent Calendar 2023 の12日目の記事です．

Rust で動くクロスプラットフォームの GUI フレームワーク Slint の紹介と、簡単なチュートリアルを試した結果を共有します。

Slint とは

Slint は、ドイツのブランデンブルク州ホーエン・ノイエンドルフにある SixtyFPS GmbH 社が開発している、Rust 向けの GUI フレームワークです。

Qt の QML に似た、宣言的な方法で GUI が記述でき、Rust だけではなく、C++ や JavaScript からも利用が可能になっています。

Slint という名前は、Slint が目指す以下の言葉の頭文字をとったものとなっています。

  • Scalable
  • Lightweight
  • Intuitive
  • Native

(最後の t は Xt や Qt と同様にツールキットを表すのかもしれない）

プラットフォームの対応状況

2023年12月時点の 対応状況 は以下のとおりです。

  • 組み込み機器: 対応済. Slint は Linux 及び Windows を利用した組み込み機器での製品開発に利用されています。Slint は 300KiB 以下の RAM 容量でも動作し、ARM Cortex M、 ESP32、STM32 といった MCU や、ARM Cortex A、Intel x86 といった MPU での動作をサポートしています。
  • デスクトップ: 対応中. Slint は Windows や Linux、Mac で動作していて、プラットフォームの対応を順次改善しているところです。
  • ウェブブラウザ: 対応中. Slint のコードは WebAssembly へのコンパイルが可能で、ウェブブラウザ上で動作します。ウェブ向けののフレームワークは多数存在するため、ウェブブラウザは Slint のメインのターゲットではありません。現在の対応は主にデモ向けとなります。
  • モバイル

組み込み向けのボードの対応状況は以下を参照してください。

動作デモ

組み込み向けのデモは Youtube で見ることができます。

また、WebAssembly でも Slint のデモを見ることができます。

image.png

image.png

さらに見たい方は以下のサイトを参照してください。

ライセンス体系

以下の３つの中から好きなものを選択することが可能です

  1. Royalty-free license,
  2. GNU GPLv3,
  3. 有料のライセンス.

※選択の指針は FAQ をご覧ください。

Slint をはじめよう

Slint は、GUI を .slint と呼ばれる言語で記述し、Slint の実行 API(Rust, C++, JavaScript) を利用して実行します。

ドキュメント

.slint で遊んでみよう

最終的にはローカルのプロジェクトに置くべき .slint ファイルですが、
ウェブブラウザ上で .slint ファイルの記述やプレビューを行うことができるようになっています。

まずは、この SlintPad 上で .slint での GUI の記述に慣れてみましょう。

image.png

左側が .slint のコードを記述するエディタです。

右上が記述した .slint の GUI のプレビューです。

右下に、選択中のエレメントのプロパティの一覧や、アウトライン表示用のタブがあります。

Hello World

export component App { 
    Text { text: "Hello World"; }
}

image.png

App というコンポーネントを作成し、内部に Slint にビルトインされている（= 無条件で利用可能な) Text エレメントを１つ生成します。

ボタンの追加と配置

次に、ボタンを追加してみます。

Slint では、Button エレメントはビルトインではなく、標準ウィジェット という位置づけで提供されます。
この標準ウィジェットには、Button や ComboBox などが含まれ、プラットフォームやテーマに応じた スタイル で表示することが可能です。

標準ウィジェットが提供するエレメントを利用するには、以下のように import 文を記述する必要があります。

import { Button } from "std-widgets.slint";

export component App { 
    Text { text: "Hello World"; }
    Button { text: 'yay'; }
}

また、Text と Button ２つのエレメントを上下に配置するために、VerticalBox を利用します。

import { Button, VerticalBox } from "std-widgets.slint";

export component App {
    VerticalBox {
        Text { text: "Hello World"; }
        Button { text: "yay"; }
    }
}

image.png

独自プロパティの作成と、ボタンの処理

App に、int 型の counter プロパティを作成します。

import { Button, VerticalBox } from "std-widgets.slint";

export component App {
    property <int> counter: 1; // ここを追加
    VerticalBox {
        Text { text: "Hello World"; }
        Button { text: "yay"; }
    }
}

次に、Text に、その値を表示します。

import { Button, VerticalBox } from "std-widgets.slint";

export component App {
    property <int> counter: 1;
    VerticalBox {
        Text { text: "Hello World" + counter; } // ここを変更
        Button { text: "yay"; }
    }
}

ボタンが押された時の処理は、以下のように記述することが可能です。

import { Button, VerticalBox } from "std-widgets.slint";

export component App {
    property <int> counter: 1;
    VerticalBox {
        Text { text: "Hello World" + counter; }
        Button { text: "yay"; clicked => { counter+=1; } } // ここを変更
    }
}

プレビューで yay ボタンをクリックするごとに、counter プロパティの値が1づつ増加し、Hello World の横に表示される数値の表示も自動で更新されます。

image.png

Rust から .slint を利用してみよう

プロジェクトの作成

cargo new calc
cd calc

slint のクレートを追加します

cargo add slint

Visual Studio Code をお使いの方は、以下の拡張を入れておくと作業が捗ります。

.slint の組み込み

slint::slint! マクロを利用して、.rs ファイルに .slint のコードを埋め込むことが可能です。

src
slint::slint! {
    import { Button, VerticalBox } from "std-widgets.slint";

    export component App {
        property <int> counter: 1;
        VerticalBox {
            Text { text: "Hello World" + counter; }
            Button { text: "yay"; clicked => { counter+=1; } }
        }
    }
}

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

image.png

Visual Studio Code では、 .slint のコード内に表示される「▶ Show Preview」をクリックすることで、プレビューが表示されるようになります。
このプレビューでは、.slint のコードが実行されているため、ボタンなどの動作を確認することができます。
また、.slint のコードを変更すると、即時プレビューにも反映されるため、プレビューを見ながら効率よく GUI のコードの開発を行うことができるようになっています。

image.png

Rust から実行する

.slint のコードは、コンパイル時に Rust のコードに変換され、Rust のコードから利用可能になります。

src
slint::slint! {
    import { Button, VerticalBox } from "std-widgets.slint";

    export component App {
        property <int> counter: 1;
        VerticalBox {
            Text { text: "Hello World" + counter; }
            Button { text: "yay"; clicked => { counter+=1; } }
        }
    }
}

fn main() {
    App::new().unwrap().run().unwrap(); // ここを変更
}

実行すると、以下のような画面が現れます。

image.png

ボタンが押されたときの処理を Rust 側で行う

まず、.slint 側で、以下の変更を行います。

  1. counter プロパティを外部からアクセスできるようにする
  2. clicked という コールバック を生成し、外部からイベントの処理をできるようにする
  3. Button に btn という名前（id, 変数名）をつける
  4. btn の clicked を、App の clicked に結びつける
src/main.rs
slint::slint! {
    import { Button, VerticalBox } from "std-widgets.slint";

    export component App {
        in property <int> counter: 1; // 1
        callback clicked <=> btn.clicked; // 2, 4
        VerticalBox {
            Text { text: "Hello World" + counter; }
            btn := Button { text: "yay"; } // 3
        }
    }
}

.slint は GUI を記述するための独自の DSL のため、最初は見慣れないと感じるかもしれません。

Rust 側のコードを以下のように変更することで、.slint 側のコールバックやプロパティを利用したアプリケーションの開発が可能になります。

src/main.rs
fn main() {
    let app = App::new().unwrap();
    let weak = app.as_weak();
    app.on_clicked(move || {
        let app = weak.upgrade().unwrap();
        app.set_counter(app.get_counter() + 2);
    });
    app.run().unwrap();
}

独自エレメントの作成と高度な連携

電卓を開発しながら、さらに高度な Slint の使い方を学びましょう。

電卓の UI を作る

src/main.rs
slint::slint! {
    import { Button } from "std-widgets.slint";

    export component App {
        in property <int> value: 0;
        GridLayout {
            padding: 10px;
            spacing: 5px;
            Text { text: value; colspan: 3; }
            Row {
                Button { text: "1"; }
                Button { text: "2"; }
                Button { text: "3"; }
            }
            Row {
                Button { text: "4"; }
                Button { text: "5"; }
                Button { text: "6"; }
            }
            Row {
                Button { text: "7"; }
                Button { text: "8"; }
                Button { text: "9"; }
            }
            Row {
                Button { text: "0"; col: 1; }
            }
        }
    }
}

image.png

ビルトインエレメントの GridLayout を利用してボタンを配置しました。

独自エレメント（ボタン）の作成

標準で提供されている Button の代わりに、自前で Button というエレメントを作成してみましょう。

src/main.rs
slint::slint! {
    component Button inherits Rectangle {
        min-width: 30px;
        min-height: 30px;
        in property <string> text;
        background: ta.pressed ? red : ta.has-hover ? #2b6fb3 : #1d78d3;
        animate background { duration: 100ms; }
        border-radius: 4px;
        border-width: 2px;
        border-color: self.background.darker(20%);
        Text { text: root.text; }
        ta := TouchArea {}
    }

    export component App {
        ...
    }
}

標準ウィジェットは利用しないので、先頭の import 文は削除しました。

Rectangle をベースに新たな Button エレメントを作成し、数字を表示するための Text と、マウス操作に反応する TouchArea を配置しています。

マウスの操作の状態に応じて、背景色（background）と境界色（border-color）を変えています。

image.png

Rust と .slint 間で共有するグローバルオブジェクトの作成

App を直接利用するのではなく、グローバルなオブジェクトを通して連携をしてみます。

src/main.rs
slint::slint! {
    export global CalcLogic {
        callback button-pressed(string);
    }

    component Button inherits Rectangle {
        ...
        ta := TouchArea {
            clicked => { CalcLogic.button-pressed(root.text); }
        }
    }
...
}

グローバルな CalcLogic オブジェクトをエクスポートし、ボタンが押された際に、ボタン自体がそのコールバックを呼び出すようにしています。

src/main.rs
fn main() {
    let app = App::new().unwrap();
    let weak = app.as_weak();
    app.global::<CalcLogic>().on_button_pressed(move |value| {
        let app = weak.upgrade().unwrap();
        let current = app.get_value();
        app.set_value(current * 10 + value.parse::<i32>().unwrap());
    });
    app.run().unwrap();
}

main 関数ですが、今度はグローバルな CalcLogic に定義されている button-pressed コールバックに対応するハンドラ on_button_pressed の中で数字を増やす処理をするようにしました。

四則演算などの簡易実装

src/main.rs
use std::{cell::RefCell, rc::Rc};

slint::slint! {
    export global CalcLogic {
        callback button-pressed(string);
    }

    component Button inherits Rectangle {
        min-width: 30px;
        min-height: 30px;
        in property <string> text;
        background: ta.pressed ? red : ta.has-hover ? #2b6fb3 : #1d78d3;
        animate background { duration: 100ms; }
        border-radius: 4px;
        border-width: 2px;
        border-color: self.background.darker(20%);
        Text { text: root.text; }
        ta := TouchArea {
            clicked => { CalcLogic.button-pressed(root.text); }
        }
    }

    export component App {
        in property <int> value: 0;
        GridLayout {
            padding: 10px;
            spacing: 5px;
            Text { text: value; colspan: 4; }
            Row {
                Button { text: "1"; }
                Button { text: "2"; }
                Button { text: "3"; }
                Button { text: "+"; }
            }
            Row {
                Button { text: "4"; }
                Button { text: "5"; }
                Button { text: "6"; }
                Button { text: "-"; }
            }
            Row {
                Button { text: "7"; }
                Button { text: "8"; }
                Button { text: "9"; }
                Button { text: "*"; }
            }
            Row {
                Button { text: "C"; }
                Button { text: "0"; }
                Button { text: "="; }
                Button { text: "/"; }
            }
        }
    }
}

#[derive(Default)]
struct CalcState {
    prev_value: i32,
    current_value: i32,
    operator: slint::SharedString,
}

fn main() {
    let app = App::new().unwrap();
    let weak = app.as_weak();
    let state: Rc<RefCell<CalcState>> = Rc::new(RefCell::new(CalcState::default()));
    app.global::<CalcLogic>().on_button_pressed(move |value| {
        let app = weak.upgrade().unwrap();
        let mut state = state.borrow_mut();
        if let Ok(val) = value.parse::<i32>() {
            state.current_value *= 10;
            state.current_value += val;
            app.set_value(state.current_value);
            return;
        }
        match value.as_str() {
            "C" => {
                state.prev_value = 0;
                state.current_value = 0;
                state.operator = "".into();
                app.set_value(state.current_value);
            }
            "+" => {
                state.prev_value = state.current_value;
                state.current_value = 0;
                state.operator = "+".into();
            }
            "-" => {
                state.prev_value = state.current_value;
                state.current_value = 0;
                state.operator = "-".into();
            }
            "*" => {
                state.prev_value = state.current_value;
                state.current_value = 0;
                state.operator = "*".into();
            }
            "/" => {
                state.prev_value = state.current_value;
                state.current_value = 0;
                state.operator = "/".into();
            }
            "=" => {
                match state.operator.as_str() {
                    "+" => state.current_value = state.prev_value + state.current_value,
                    "-" => state.current_value = state.prev_value - state.current_value,
                    "*" => state.current_value = state.prev_value * state.current_value,
                    "/" => state.current_value = state.prev_value / state.current_value,
                    _ => {}
                }
                app.set_value(state.current_value);
            }
            _ => {}
        }
    });
    app.run().unwrap();
}

四則演算とクリア用のボタンを UI に追加し、雑で不完全ですが、大まかな実装を行いました。

image.png

終わりに

今回の記事では、クロスプラットフォームの GUI フレームワーク Slint の紹介と、Rust から使う方法を公式の Youtube のチュートリアルをベースに紹介しました。

興味がある方は、ぜひご覧ください。

おまけ

今回作成した電卓のアプリを、Raspberry Pi Pico で、ベアメタルで動かしてみました。

液晶は Raspberry Pi Pico用 2.8インチ タッチディスプレイ 320×240 を利用しています。

一部コードの変更を行っていますが、こんなに簡単に Raspberry Pi Pico でも GUI の開発ができ、しかもサクサク動くんですね。素晴らしい！

ソースコードは以下にあげましたので、眺めてみてください。

calc_mcu.gif

48
31
0

Register as a new user and use Qiita more conveniently

  1. You get articles that match your needs
  2. You can efficiently read back useful information
  3. You can use dark theme
What you can do with signing up
Sign upLogin
48
31