]> git.sur5r.net Git - i3/i3/blob - docs/hacking-howto
Merge branch 'master' into next
[i3/i3] / docs / hacking-howto
1 Hacking i3: How To
2 ==================
3 Michael Stapelberg <michael+i3@stapelberg.de>
4 July 2011
5
6 This document is intended to be the first thing you read before looking and/or
7 touching i3’s source code. It should contain all important information to help
8 you understand why things are like they are. If it does not mention something
9 you find necessary, please do not hesitate to contact me.
10
11 == Window Managers
12
13 A window manager is not necessarily needed to run X, but it is usually used in
14 combination with X to facilitate some things. The window manager's job is to
15 take care of the placement of windows, to provide the user with some mechanisms
16 to change the position/size of windows and to communicate with clients to a
17 certain extent (for example handle fullscreen requests of clients such as
18 MPlayer).
19
20 There are no different contexts in which X11 clients run, so a window manager
21 is just another client, like all other X11 applications. However, it handles
22 some events which normal clients usually don’t handle.
23
24 In the case of i3, the tasks (and order of them) are the following:
25
26 . Grab the key bindings (events will be sent upon keypress/keyrelease)
27 . Iterate through all existing windows (if the window manager is not started as
28   the first client of X) and manage them (reparent them, create window
29   decorations, etc.)
30 . When new windows are created, manage them
31 . Handle the client’s `_WM_STATE` property, but only the `_WM_STATE_FULLSCREEN`
32 . Handle the client’s `WM_NAME` property
33 . Handle the client’s size hints to display them proportionally
34 . Handle the client’s urgency hint
35 . Handle enter notifications (focus follows mouse)
36 . Handle button (as in mouse buttons) presses for focus/raise on click
37 . Handle expose events to re-draw own windows such as decorations
38 . React to the user’s commands: Change focus, Move windows, Switch workspaces,
39   Change the layout mode of a container (default/stacking/tabbed), start a new
40   application, restart the window manager
41
42 In the following chapters, each of these tasks and their implementation details
43 will be discussed.
44
45 === Tiling window managers
46
47 Traditionally, there are two approaches to managing windows: The most common
48 one nowadays is floating, which means the user can freely move/resize the
49 windows. The other approach is called tiling, which means that your window
50 manager distributes windows to use as much space as possible while not
51 overlapping each other.
52
53 The idea behind tiling is that you should not need to waste your time
54 moving/resizing windows while you usually want to get some work done. After
55 all, most users sooner or later tend to lay out their windows in a way which
56 corresponds to tiling or stacking mode in i3. Therefore, why not let i3 do this
57 for you? Certainly, it’s faster than you could ever do it.
58
59 The problem with most tiling window managers is that they are too unflexible.
60 In my opinion, a window manager is just another tool, and similar to vim which
61 can edit all kinds of text files (like source code, HTML, …) and is not limited
62 to a specific file type, a window manager should not limit itself to a certain
63 layout (like dwm, awesome, …) but provide mechanisms for you to easily create
64 the layout you need at the moment.
65
66 === The layout tree
67
68 The data structure which i3 uses to keep track of your windows is a tree. Every
69 node in the tree is a container (type +Con+). Some containers represent actual
70 windows (every container with a +window != NULL+), some represent split
71 containers and a few have special purposes: they represent workspaces, outputs
72 (like VGA1, LVDS1, …) or the X11 root window.
73
74 So, when you open a terminal and immediately open another one, they reside in
75 the same split container, which uses the default layout. In case of an empty
76 workspace, the split container we are talking about is the workspace.
77
78 To get an impression of how different layouts are represented, just play around
79 and look at the data structures -- they are exposed as a JSON hash. See
80 http://i3wm.org/docs/ipc.html#_get_tree_reply for documentation on that and an
81 example.
82
83 == Files
84
85 include/atoms.xmacro::
86 A file containing all X11 atoms which i3 uses. This file will be included
87 various times (for defining, requesting and receiving the atoms), each time
88 with a different definition of xmacro().
89
90 include/data.h::
91 Contains data definitions used by nearly all files. You really need to read
92 this first.
93
94 include/*.h::
95 Contains forward definitions for all public functions, as well as
96 doxygen-compatible comments (so if you want to get a bit more of the big
97 picture, either browse all header files or use doxygen if you prefer that).
98
99 src/cfgparse.l::
100 Contains the lexer for i3’s configuration file, written for +flex(1)+.
101
102 src/cfgparse.y::
103 Contains the parser for i3’s configuration file, written for +bison(1)+.
104
105 src/click.c::
106 Contains all functions which handle mouse button clicks (right mouse button
107 clicks initiate resizing and thus are relatively complex).
108
109 src/cmdparse.l::
110 Contains the lexer for i3 commands, written for +flex(1)+.
111
112 src/cmdparse.y::
113 Contains the parser for i3 commands, written for +bison(1)+.
114
115 src/con.c::
116 Contains all functions which deal with containers directly (creating
117 containers, searching containers, getting specific properties from containers,
118 …).
119
120 src/config.c::
121 Contains all functions handling the configuration file (calling the parser
122 (src/cfgparse.y) with the correct path, switching key bindings mode).
123
124 src/debug.c::
125 Contains debugging functions to print unhandled X events.
126
127 src/ewmh.c::
128 Functions to get/set certain EWMH properties easily.
129
130 src/floating.c::
131 Contains functions for floating mode (mostly resizing/dragging).
132
133 src/handlers.c::
134 Contains all handlers for all kinds of X events (new window title, new hints,
135 unmapping, key presses, button presses, …).
136
137 src/ipc.c::
138 Contains code for the IPC interface.
139
140 src/load_layout.c::
141 Contains code for loading layouts from JSON files.
142
143 src/log.c::
144 Handles the setting of loglevels, contains the logging functions.
145
146 src/main.c::
147 Initializes the window manager.
148
149 src/manage.c::
150 Looks at existing or new windows and decides whether to manage them. If so, it
151 reparents the window and inserts it into our data structures.
152
153 src/match.c::
154 A "match" is a data structure which acts like a mask or expression to match
155 certain windows or not. For example, when using commands, you can specify a
156 command like this: [title="*Firefox*"] kill. The title member of the match
157 data structure will then be filled and i3 will check each window using
158 match_matches_window() to find the windows affected by this command.
159
160 src/move.c::
161 Contains code to move a container in a specific direction.
162
163 src/output.c::
164 Functions to handle CT_OUTPUT cons.
165
166 src/randr.c::
167 The RandR API is used to get (and re-query) the configured outputs (monitors,
168 …).
169
170 src/render.c::
171 Renders the tree data structure by assigning coordinates to every node. These
172 values will later be pushed to X11 in +src/x.c+.
173
174 src/resize.c::
175 Contains the functions to resize containers.
176
177 src/sighandler.c::
178 Handles +SIGSEGV+, +SIGABRT+ and +SIGFPE+ by showing a dialog that i3 crashed.
179 You can chose to let it dump core, to restart it in-place or to restart it
180 in-place but forget about the layout.
181
182 src/tree.c::
183 Contains functions which open or close containers in the tree, change focus or
184 cleanup ("flatten") the tree. See also +src/move.c+ for another similar
185 function, which was moved into its own file because it is so long.
186
187 src/util.c::
188 Contains useful functions which are not really dependant on anything.
189
190 src/window.c::
191 Handlers to update X11 window properties like +WM_CLASS+, +_NET_WM_NAME+,
192 +CLIENT_LEADER+, etc.
193
194 src/workspace.c::
195 Contains all functions related to workspaces (displaying, hiding, renaming…)
196
197 src/x.c::
198 Transfers our in-memory tree (see +src/render.c+) to X11.
199
200 src/xcb.c::
201 Contains wrappers to use xcb more easily.
202
203 src/xcursor.c::
204 XCursor functions (for cursor themes).
205
206 src/xinerama.c::
207 Legacy support for Xinerama. See +src/randr.c+ for the preferred API.
208
209 == Data structures
210
211
212 See include/data.h for documented data structures. The most important ones are
213 explained right here.
214
215 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
216 // TODO: update image
217
218 image:bigpicture.png[The Big Picture]
219
220 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
221
222 So, the hierarchy is:
223
224 . *X11 root window*, the root container
225 . *Output container* (LVDS1 in this example)
226 . *Content container* (there are also containers for dock windows)
227 . *Workspaces* (Workspace 1 in this example, with horizontal orientation)
228 . *Split container* (vertically split)
229 . *X11 window containers*
230
231 The data type is +Con+, in all cases.
232
233 === X11 root window
234
235 The X11 root window is a single window per X11 display (a display is identified
236 by +:0+ or +:1+ etc.). The root window is what you draw your background image
237 on. It spans all the available outputs, e.g. +VGA1+ is a specific part of the
238 root window and +LVDS1+ is a specific part of the root window.
239
240 === Output container
241
242 Every active output obtained through RandR is represented by one output
243 container. Outputs are considered active when a mode is configured (meaning
244 something is actually displayed on the output) and the output is not a clone.
245
246 For example, if your notebook has a screen resolution of 1280x800 px and you
247 connect a video projector with a resolution of 1024x768 px, set it up in clone
248 mode (+xrandr \--output VGA1 \--mode 1024x768 \--same-as LVDS1+), i3 will
249 reduce the resolution to the lowest common resolution and disable one of the
250 cloned outputs afterwards.
251
252 However, if you configure it using +xrandr \--output VGA1 \--mode 1024x768
253 \--right-of LVDS1+, i3 will set both outputs active. For each output, a new
254 workspace will be assigned. New workspaces are created on the output you are
255 currently on.
256
257 === Content container
258
259 Each output has multiple children. Two of them are dock containers which hold
260 dock clients. The other one is the content container, which holds the actual
261 content (workspaces) of this output.
262
263 === Workspace
264
265 A workspace is identified by its name. Basically, you could think of
266 workspaces as different desks in your office, if you like the desktop
267 metaphor. They just contain different sets of windows and are completely
268 separate of each other. Other window managers also call this ``Virtual
269 desktops''.
270
271 === Split container
272
273 A split container is a container which holds an arbitrary amount of split
274 containers or X11 window containers. It has an orientation (horizontal or
275 vertical) and a layout.
276
277 Split containers (and X11 window containers, which are a subtype of split
278 containers) can have different border styles.
279
280 === X11 window container
281
282 An X11 window container holds exactly one X11 window. These are the leaf nodes
283 of the layout tree, they cannot have any children.
284
285 == List/queue macros
286
287 i3 makes heavy use of the list macros defined in BSD operating systems. To
288 ensure that the operating system on which i3 is compiled has all the expected
289 features, i3 comes with `include/queue.h`. On BSD systems, you can use man
290 `queue(3)`. On Linux, you have to use google (or read the source).
291
292 The lists used are +SLIST+ (single linked lists), +CIRCLEQ+ (circular
293 queues) and +TAILQ+ (tail queues). Usually, only forward traversal is necessary,
294 so an `SLIST` works fine. If inserting elements at arbitrary positions or at
295 the end of a list is necessary, a +TAILQ+ is used instead. However, for the
296 windows inside a container, a +CIRCLEQ+ is necessary to go from the currently
297 selected window to the window above/below.
298
299 == Naming conventions
300
301 There is a row of standard variables used in many events. The following names
302 should be chosen for those:
303
304  * ``conn'' is the xcb_connection_t
305  * ``event'' is the event of the particular type
306  * ``con'' names a container
307  * ``current'' is a loop variable when using +TAILQ_FOREACH+ etc.
308
309 == Startup (src/mainx.c, main())
310
311  * Establish the xcb connection
312  * Check for XKB extension on the separate X connection, load Xcursor
313  * Check for RandR screens (with a fall-back to Xinerama)
314  * Grab the keycodes for which bindings exist
315  * Manage all existing windows
316  * Enter the event loop
317
318 == Keybindings
319
320 === Grabbing the bindings
321
322 Grabbing the bindings is quite straight-forward. You pass X your combination of
323 modifiers and the keycode you want to grab and whether you want to grab them
324 actively or passively. Most bindings (everything except for bindings using
325 Mode_switch) are grabbed passively, that is, just the window manager gets the
326 event and cannot replay it.
327
328 We need to grab bindings that use Mode_switch actively because of a bug in X.
329 When the window manager receives the keypress/keyrelease event for an actively
330 grabbed keycode, it has to decide what to do with this event: It can either
331 replay it so that other applications get it or it can prevent other
332 applications from receiving it.
333
334 So, why do we need to grab keycodes actively? Because X does not set the
335 state-property of keypress/keyrelease events properly. The Mode_switch bit is
336 not set and we need to get it using XkbGetState. This means we cannot pass X
337 our combination of modifiers containing Mode_switch when grabbing the key and
338 therefore need to grab the keycode itself without any modifiers. This means,
339 if you bind Mode_switch + keycode 38 ("a"), i3 will grab keycode 38 ("a") and
340 check on each press of "a" if the Mode_switch bit is set using XKB. If yes, it
341 will handle the event, if not, it will replay the event.
342
343 === Handling a keypress
344
345 As mentioned in "Grabbing the bindings", upon a keypress event, i3 first gets
346 the correct state.
347
348 Then, it looks through all bindings and gets the one which matches the received
349 event.
350
351 The bound command is parsed by the cmdparse lexer/parser, see +parse_cmd+ in
352 +src/cmdparse.y+.
353
354 == Manage windows (src/main.c, manage_window() and reparent_window())
355
356 `manage_window()` does some checks to decide whether the window should be
357 managed at all:
358
359  * Windows have to be mapped, that is, visible on screen
360  * The override_redirect must not be set. Windows with override_redirect shall
361    not be managed by a window manager
362
363 Afterwards, i3 gets the intial geometry and reparents the window (see
364 `reparent_window()`) if it wasn’t already managed.
365
366 Reparenting means that for each window which is reparented, a new window,
367 slightly larger than the original one, is created. The original window is then
368 reparented to the bigger one (called "frame").
369
370 After reparenting, the window type (`_NET_WM_WINDOW_TYPE`) is checked to see
371 whether this window is a dock (`_NET_WM_WINDOW_TYPE_DOCK`), like dzen2 for
372 example. Docks are handled differently, they don’t have decorations and are not
373 assigned to a specific container. Instead, they are positioned at the bottom
374 or top of the screen (in the appropriate dock area containers). To get the
375 height which needs to be reserved for the window, the `_NET_WM_STRUT_PARTIAL`
376 property is used.
377
378 Furthermore, the list of assignments (to other workspaces, which may be on
379 other screens) is checked. If the window matches one of the user’s criteria,
380 it may either be put in floating mode or moved to a different workspace. If the
381 target workspace is not visible, the window will not be mapped.
382
383 == What happens when an application is started?
384
385 i3 does not care for applications. All it notices is when new windows are
386 mapped (see `src/handlers.c`, `handle_map_request()`). The window is then
387 reparented (see section "Manage windows").
388
389 After reparenting the window, `render_tree()` is called which renders the
390 internal layout table. The new window has been placed in the currently focused
391 container and therefore the new window and the old windows (if any) need to be
392 moved/resized so that the currently active layout (default/stacking/tabbed mode)
393 is rendered correctly. To move/resize windows, a window is ``configured'' in
394 X11-speak.
395
396 Some applications, such as MPlayer obviously assume the window manager is
397 stupid and try to configure their windows by themselves. This generates an
398 event called configurerequest. i3 handles these events and tells the window the
399 size it had before the configurerequest (with the exception of not yet mapped
400 windows, which get configured like they want to, and floating windows, which
401 can reconfigure themselves).
402
403 == _NET_WM_STATE
404
405 Only the _NET_WM_STATE_FULLSCREEN atom is handled. It calls
406 ``toggle_fullscreen()'' for the specific client which just configures the
407 client to use the whole screen on which it currently is. Also, it is set as
408 fullscreen_client for the i3Screen.
409
410 == WM_NAME
411
412 When the WM_NAME property of a window changes, its decoration (containing the
413 title) is re-rendered. Note that WM_NAME is in COMPOUND_TEXT encoding which is
414 totally uncommon and cumbersome. Therefore, the _NET_WM_NAME atom will be used
415 if present.
416
417 == _NET_WM_NAME
418
419 Like WM_NAME, this atom contains the title of a window. However, _NET_WM_NAME
420 is encoded in UTF-8. i3 will recode it to UCS-2 in order to be able to pass it
421 to X. Using an appropriate font (ISO-10646), you can see most special
422 characters (every special character contained in your font).
423
424 == Size hints
425
426 Size hints specify the minimum/maximum size for a given window as well as its
427 aspect ratio.  This is important for clients like mplayer, who only set the
428 aspect ratio and resize their window to be as small as possible (but only with
429 some video outputs, for example in Xv, while when using x11, mplayer does the
430 necessary centering for itself).
431
432 So, when an aspect ratio was specified, i3 adjusts the height of the window
433 until the size maintains the correct aspect ratio. For the code to do this, see
434 src/layout.c, function resize_client().
435
436 == Rendering (src/layout.c, render_layout() and render_container())
437
438 Rendering in i3 version 4 is the step which assigns the correct sizes for
439 borders, decoration windows, child windows and the stacking order of all
440 windows. In a separate step (+x_push_changes()+), these changes are pushed to
441 X11.
442
443 Keep in mind that all these properties (+rect+, +window_rect+ and +deco_rect+)
444 are temporary, meaning they will be overwritten by calling +render_con+.
445 Persistent position/size information is kept in +geometry+.
446
447 The entry point for every rendering operation (except for the case of moving
448 floating windows around) currently is +tree_render()+ which will re-render
449 everything that’s necessary (for every output, only the currently displayed
450 workspace is rendered). This behavior is expected to change in the future,
451 since for a lot of updates, re-rendering everything is not actually necessary.
452 Focus was on getting it working correct, not getting it work very fast.
453
454 What +tree_render()+ actually does is calling +render_con()+ on the root
455 container and then pushing the changes to X11. The following sections talk
456 about the different rendering steps, in the order of "top of the tree" (root
457 container) to the bottom.
458
459 === Rendering the root container
460
461 The i3 root container (`con->type == CT_ROOT`) represents the X11 root window.
462 It contains one child container for every output (like LVDS1, VGA1, …), which
463 is available on your computer.
464
465 Rendering the root will first render all tiling windows and then all floating
466 windows. This is necessary because a floating window can be positioned in such
467 a way that it is visible on two different outputs. Therefore, by first
468 rendering all the tiling windows (of all outputs), we make sure that floating
469 windows can never be obscured by tiling windows.
470
471 Essentially, though, this code path will just call +render_con()+ for every
472 output and +x_raise_con(); render_con()+ for every floating window.
473
474 In the special case of having a "global fullscreen" window (fullscreen mode
475 spanning all outputs), a shortcut is taken and +x_raise_con(); render_con()+ is
476 only called for the global fullscreen window.
477
478 === Rendering an output
479
480 Output containers (`con->layout == L_OUTPUT`) represent a hardware output like
481 LVDS1, VGA1, etc. An output container has three children (at the moment): One
482 content container (having workspaces as children) and the top/bottom dock area
483 containers.
484
485 The rendering happens in the function +render_l_output()+ in the following
486 steps:
487
488 1. Find the content container (`con->type == CT_CON`)
489 2. Get the currently visible workspace (+con_get_fullscreen_con(content,
490    CF_OUTPUT)+).
491 3. If there is a fullscreened window on that workspace, directly render it and
492    return, thus ignoring the dock areas.
493 4. Sum up the space used by all the dock windows (they have a variable height
494    only).
495 5. Set the workspace rects (x/y/width/height) based on the position of the
496    output (stored in `con->rect`) and the usable space
497    (`con->rect.{width,height}` without the space used for dock windows).
498 6. Recursively raise and render the output’s child containers (meaning dock
499    area containers and the content container).
500
501 === Rendering a workspace or split container
502
503 From here on, there really is no difference anymore. All containers are of
504 `con->type == CT_CON` (whether workspace or split container) and some of them
505 have a `con->window`, meaning they represent an actual window instead of a
506 split container.
507
508 ==== Default layout
509
510 In default layout, containers are placed horizontally or vertically next to
511 each other (depending on the `con->orientation`). If a child is a leaf node (as
512 opposed to a split container) and has border style "normal", appropriate space
513 will be reserved for its window decoration.
514
515 ==== Stacked layout
516
517 In stacked layout, only the focused window is actually shown (this is achieved
518 by calling +x_raise_con()+ in reverse focus order at the end of +render_con()+).
519
520 The available space for the focused window is the size of the container minus
521 the height of the window decoration for all windows inside this stacked
522 container.
523
524 If border style is "1pixel" or "none", no window decoration height will be
525 reserved (or displayed later on), unless there is more than one window inside
526 the stacked container.
527
528 ==== Tabbed layout
529
530 Tabbed layout works precisely like stacked layout, but the window decoration
531 position/size is different: They are placed next to each other on a single line
532 (fixed height).
533
534 ==== Dock area layout
535
536 This is a special case. Users cannot chose the dock area layout, but it will be
537 set for the dock area containers. In the dockarea layout (at the moment!),
538 windows will be placed above each other.
539
540 === Rendering a window
541
542 A window’s size and position will be determined in the following way:
543
544 1. Subtract the border if border style is not "none" (but "normal" or "1pixel").
545 2. Subtract the X11 border, if the window has an X11 border > 0.
546 3. Obey the aspect ratio of the window (think MPlayer).
547 4. Obey the height- and width-increments of the window (think terminal emulator
548    which can only be resized in one-line or one-character steps).
549
550 == Pushing updates to X11 / Drawing
551
552 A big problem with i3 before version 4 was that we just sent requests to X11
553 anywhere in the source code. This was bad because nobody could understand the
554 entirety of our interaction with X11, it lead to subtle bugs and a lot of edge
555 cases which we had to consider all over again.
556
557 Therefore, since version 4, we have a single file, +src/x.c+, which is
558 responsible for repeatedly transferring parts of our tree datastructure to X11.
559
560 +src/x.c+ consists of multiple parts:
561
562 1. The state pushing: +x_push_changes()+, which calls +x_push_node()+.
563 2. State modification functions: +x_con_init+, +x_reinit+,
564    +x_reparent_child+, +x_move_win+, +x_con_kill+, +x_raise_con+, +x_set_name+
565    and +x_set_warp_to+.
566 3. Expose event handling (drawing decorations): +x_deco_recurse()+ and
567    +x_draw_decoration()+.
568
569 === Pushing state to X11
570
571 In general, the function +x_push_changes+ should be called to push state
572 changes. Only when the scope of the state change is clearly defined (for
573 example only the title of a window) and its impact is known beforehand, one can
574 optimize this and call +x_push_node+ on the appropriate con directly.
575
576 +x_push_changes+ works in the following steps:
577
578 1. Clear the eventmask for all mapped windows. This leads to not getting
579    useless ConfigureNotify or EnterNotify events which are caused by our
580    requests. In general, we only want to handle user input.
581 2. Stack windows above each other, in reverse stack order (starting with the
582    most obscured/bottom window). This is relevant for floating windows which
583    can overlap each other, but also for tiling windows in stacked or tabbed
584    containers. We also update the +_NET_CLIENT_LIST_STACKING+ hint which is
585    necessary for tab drag and drop in Chromium.
586 3. +x_push_node+ will be called for the root container, recursively calling
587    itself for the container’s children. This function actually pushes the
588    state, see the next paragraph.
589 4. If the pointer needs to be warped to a different position (for example when
590    changing focus to a differnt output), it will be warped now.
591 5. The eventmask is restored for all mapped windows.
592 6. Window decorations will be rendered by calling +x_deco_recurse+ on the root
593    container, which then recursively calls itself for the children.
594 7. If the input focus needs to be changed (because the user focused a different
595    window), it will be updated now.
596 8. +x_push_node_unmaps+ will be called for the root container. This function
597    only pushes UnmapWindow requests. Separating the state pushing is necessary
598    to handle fullscreen windows (and workspace switches) in a smooth fashion:
599    The newly visible windows should be visible before the old windows are
600    unmapped.
601
602 +x_push_node+ works in the following steps:
603
604 1. Update the window’s +WM_NAME+, if changed (the +WM_NAME+ is set on i3
605    containers mainly for debugging purposes).
606 2. Reparents a child window into the i3 container if the container was created
607    for a specific managed window.
608 3. If the size/position of the i3 container changed (due to opening a new
609    window or switching layouts for example), the window will be reconfigured.
610    Also, the pixmap which is used to draw the window decoration/border on is
611    reconfigured (pixmaps are size-dependent).
612 4. Size/position for the child window is adjusted.
613 5. The i3 container is mapped if it should be visible and was not yet mapped.
614    When mapping, +WM_STATE+ is set to +WM_STATE_NORMAL+. Also, the eventmask of
615    the child window is updated and the i3 container’s contents are copied from
616    the pixmap.
617 6. +x_push_node+ is called recursively for all children of the current
618    container.
619
620 +x_push_node_unmaps+ handles the remaining case of an i3 container being
621 unmapped if it should not be visible anymore. +WM_STATE+ will be set to
622 +WM_STATE_WITHDRAWN+.
623
624
625 === Drawing window decorations/borders/backgrounds
626
627 +x_draw_decoration+ draws window decorations. It is run for every leaf
628 container (representing an actual X11 window) and for every non-leaf container
629 which is in a stacked/tabbed container (because stacked/tabbed containers
630 display a window decoration for split containers, which at the moment just says
631 "another container").
632
633 Then, parameters are collected to be able to determine whether this decoration
634 drawing is actually necessary or was already done. This saves a substantial
635 number of redraws (depending on your workload, but far over 50%).
636
637 Assuming that we need to draw this decoration, we start by filling the empty
638 space around the child window (think of MPlayer with a specific aspect ratio)
639 in the user-configured client background color.
640
641 Afterwards, we draw the appropriate border (in case of border styles "normal"
642 and "1pixel") and the top bar (in case of border style "normal").
643
644 The last step is drawing the window title on the top bar.
645
646
647 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
648
649 == Resizing containers
650
651 By clicking and dragging the border of a container, you can resize the whole
652 column (respectively row) which this container is in. This is necessary to keep
653 the table layout working and consistent.
654
655 The resizing works similarly to the resizing of floating windows or movement of
656 floating windows:
657
658 * A new, invisible window with the size of the root window is created
659   (+grabwin+)
660 * Another window, 2px width and as high as your screen (or vice versa for
661   horizontal resizing) is created. Its background color is the border color and
662   it is only there to inform the user how big the container will be (it
663   creates the impression of dragging the border out of the container).
664 * The +drag_pointer+ function of +src/floating.c+ is called to grab the pointer
665   and enter its own event loop which will pass all events (expose events) but
666   motion notify events. This function then calls the specified callback
667   (+resize_callback+) which does some boundary checking and moves the helper
668   window. As soon as the mouse button is released, this loop will be
669   terminated.
670 * The new width_factor for each involved column (respectively row) will be
671   calculated.
672
673 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
674
675 == User commands / commandmode (src/cmdparse.{l,y})
676
677 *********************************************************************************
678 This section has not been updated for v4.0 yet, sorry! We wanted to release on
679 time, but we will update this soon. Please talk to us on IRC if you need to
680 know stuff *NOW* :).
681 *********************************************************************************
682
683 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
684
685
686 Like in vim, you can control i3 using commands. They are intended to be a
687 powerful alternative to lots of shortcuts, because they can be combined. There
688 are a few special commands, which are the following:
689
690 exec <command>::
691 Starts the given command by passing it to `/bin/sh`.
692
693 restart::
694 Restarts i3 by executing `argv[0]` (the path with which you started i3) without
695 forking.
696
697 w::
698 "With". This is used to select a bunch of windows. Currently, only selecting
699 the whole container in which the window is in, is supported by specifying "w".
700
701 f, s, d::
702 Toggle fullscreen, stacking, default mode for the current window/container.
703
704 The other commands are to be combined with a direction. The directions are h,
705 j, k and l, like in vim (h = left, j = down, k = up, l = right). When you just
706 specify the direction keys, i3 will move the focus in that direction. You can
707 provide "m" or "s" before the direction to move a window respectively or snap.
708
709 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
710
711 == Moving containers
712
713 The movement code is pretty delicate. You need to consider all cases before
714 making any changes or before being able to fully understand how it works.
715
716 === Case 1: Moving inside the same container
717
718 The reference layout for this case is a single workspace in horizontal
719 orientation with two containers on it. Focus is on the left container (1).
720
721
722 [width="15%",cols="^,^"]
723 |========
724 | 1 | 2
725 |========
726
727 When moving the left window to the right (command +move right+), tree_move will
728 look for a container with horizontal orientation and finds the parent of the
729 left container, that is, the workspace. Afterwards, it runs the code branch
730 commented with "the easy case": it calls TAILQ_NEXT to get the container right
731 of the current one and swaps both containers.
732
733 === Case 2: Move a container into a split container
734
735 The reference layout for this case is a horizontal workspace with two
736 containers. The right container is a v-split with two containers. Focus is on
737 the left container (1).
738
739 [width="15%",cols="^,^"]
740 |========
741 1.2+^.^| 1 | 2
742 | 3
743 |========
744
745 When moving to the right (command +move right+), i3 will work like in case 1
746 ("the easy case"). However, as the right container is not a leaf container, but
747 a v-split, the left container (1) will be inserted at the right position (below
748 2, assuming that 2 is focused inside the v-split) by calling +insert_con_into+.
749
750 +insert_con_into+ detaches the container from its parent and inserts it
751 before/after the given target container. Afterwards, the on_remove_child
752 callback is called on the old parent container which will then be closed, if
753 empty.
754
755 Afterwards, +con_focus+ will be called to fix the focus stack and the tree will
756 be flattened.
757
758 === Case 3: Moving to non-existant top/bottom
759
760 Like in case 1, the reference layout for this case is a single workspace in
761 horizontal orientation with two containers on it. Focus is on the left
762 container:
763
764 [width="15%",cols="^,^"]
765 |========
766 | 1 | 2
767 |========
768
769 This time however, the command is +move up+ or +move down+. tree_move will look
770 for a container with vertical orientation. As it will not find any,
771 +same_orientation+ is NULL and therefore i3 will perform a forced orientation
772 change on the workspace by creating a new h-split container, moving the
773 workspace contents into it and then changing the workspace orientation to
774 vertical. Now it will again search for parent containers with vertical
775 orientation and it will find the workspace.
776
777 This time, the easy case code path will not be run as we are not moving inside
778 the same container. Instead, +insert_con_into+ will be called with the focused
779 container and the container above/below the current one (on the level of
780 +same_orientation+).
781
782 Now, +con_focus+ will be called to fix the focus stack and the tree will be
783 flattened.
784
785 === Case 4: Moving to existant top/bottom
786
787 The reference layout for this case is a vertical workspace with two containers.
788 The bottom one is a h-split containing two containers (1 and 2). Focus is on
789 the bottom left container (1).
790
791 [width="15%",cols="^,^"]
792 |========
793 2+| 3
794 | 1 | 2
795 |========
796
797 This case is very much like case 3, only this time the forced workspace
798 orientation change does not need to be performed because the workspace already
799 is in vertical orientation.
800
801 === Case 5: Moving in one-child h-split
802
803 The reference layout for this case is a horizontal workspace with two
804 containers having a v-split on the left side with a one-child h-split on the
805 bottom. Focus is on the bottom left container (2(h)):
806
807 [width="15%",cols="^,^"]
808 |========
809 | 1 1.2+^.^| 3
810 | 2(h)
811 |========
812
813 In this case, +same_orientation+ will be set to the h-split container around
814 the focused container. However, when trying the easy case, the next/previous
815 container +swap+ will be NULL. Therefore, i3 will search again for a
816 +same_orientation+ container, this time starting from the parent of the h-split
817 container.
818
819 After determining a new +same_orientation+ container (if it is NULL, the
820 orientation will be force-changed), this case is equivalent to case 2 or case
821 4.
822
823
824 === Case 6: Floating containers
825
826 The reference layout for this case is a horizontal workspace with two
827 containers plus one floating h-split container. Focus is on the floating
828 container.
829
830 TODO: nice illustration. table not possible?
831
832 When moving up/down, the container needs to leave the floating container and it
833 needs to be placed on the workspace (at workspace level). This is accomplished
834 by calling the function +attach_to_workspace+.
835
836 == Click handling
837
838 Without much ado, here is the list of cases which need to be considered:
839
840 * click to focus (tiling + floating) and raise (floating)
841 * click to focus/raise when in stacked/tabbed mode
842 * floating_modifier + left mouse button to drag a floating con
843 * floating_modifier + right mouse button to resize a floating con
844 * click on decoration in a floating con to either initiate a resize (if there
845   is more than one child in the floating con) or to drag the
846   floating con (if it’s the one at the top).
847 * click on border in a floating con to resize the floating con
848 * floating_modifier + right mouse button to resize a tiling con
849 * click on border/decoration to resize a tiling con
850
851 == Gotchas
852
853 * Forgetting to call `xcb_flush(conn);` after sending a request. This usually
854   leads to code which looks like it works fine but which does not work under
855   certain conditions.
856
857 == Using git / sending patches
858
859 For a short introduction into using git, see
860 http://www.spheredev.org/wiki/Git_for_the_lazy or, for more documentation, see
861 http://git-scm.com/documentation
862
863 When you want to send a patch because you fixed a bug or implemented a cool
864 feature (please talk to us before working on features to see whether they are
865 maybe already implemented, not possible for some some reason, or don’t fit
866 into the concept), please use git to create a patchfile.
867
868 First of all, update your working copy to the latest version of the master
869 branch:
870
871 --------
872 git pull
873 --------
874
875 Afterwards, make the necessary changes for your bugfix/feature. Then, review
876 the changes using +git diff+ (you might want to enable colors in the diff using
877 +git config diff.color auto+).  When you are definitely done, use +git commit
878 -a+ to commit all changes you’ve made.
879
880 Then, use the following command to generate a patchfile which we can directly
881 apply to the branch, preserving your commit message and name:
882
883 -----------------------
884 git format-patch origin
885 -----------------------
886
887 Just send us the generated file via email.
888
889 == Thought experiments
890
891 In this section, we collect thought experiments, so that we don’t forget our
892 thoughts about specific topics. They are not necessary to get into hacking i3,
893 but if you are interested in one of the topics they cover, you should read them
894 before asking us why things are the way they are or why we don’t implement
895 things.
896
897 === Using cgroups per workspace
898
899 cgroups (control groups) are a linux-only feature which provides the ability to
900 group multiple processes. For each group, you can individually set resource
901 limits, like allowed memory usage. Furthermore, and more importantly for our
902 purposes, they serve as a namespace, a label which you can attach to processes
903 and their children.
904
905 One interesting use for cgroups is having one cgroup per workspace (or
906 container, doesn’t really matter). That way, you could set different priorities
907 and have a workspace for important stuff (say, writing a LaTeX document or
908 programming) and a workspace for unimportant background stuff (say,
909 JDownloader). Both tasks can obviously consume a lot of I/O resources, but in
910 this example it doesn’t really matter if JDownloader unpacks the download a
911 minute earlier or not. However, your compiler should work as fast as possible.
912 Having one cgroup per workspace, you would assign more resources to the
913 programming workspace.
914
915 Another interesting feature is that an inherent problem of the workspace
916 concept could be solved by using cgroups: When starting an application on
917 workspace 1, then switching to workspace 2, you will get the application’s
918 window(s) on workspace 2 instead of the one you started it on. This is because
919 the window manager does not have any mapping between the process it starts (or
920 gets started in any way) and the window(s) which appear.
921
922 Imagine for example using dmenu: The user starts dmenu by pressing Mod+d, dmenu
923 gets started with PID 3390. The user then decides to launch Firefox, which
924 takes a long time. So he enters firefox into dmenu and presses enter. Firefox
925 gets started with PID 4001. When it finally finishes loading, it creates an X11
926 window and uses MapWindow to make it visible. This is the first time i3
927 actually gets in touch with Firefox. It decides to map the window, but it has
928 no way of knowing that this window (even though it has the _NET_WM_PID property
929 set to 4001) belongs to the dmenu the user started before.
930
931 How do cgroups help with this? Well, when pressing Mod+d to launch dmenu, i3
932 would create a new cgroup, let’s call it i3-3390-1. It launches dmenu in that
933 cgroup, which gets PID 3390. As before, the user enters firefox and Firefox
934 gets launched with PID 4001. This time, though, the Firefox process with PID
935 4001 is *also* member of the cgroup i3-3390-1 (because fork()ing in a cgroup
936 retains the cgroup property). Therefore, when mapping the window, i3 can look
937 up in which cgroup the process is and can establish a mapping between the
938 workspace and the window.
939
940 There are multiple problems with this approach:
941
942 . Every application has to properly set +_NET_WM_PID+. This is acceptable and
943   patches can be written for the few applications which don’t set the hint yet.
944 . It does only work on Linux, since cgroups are a Linux-only feature. Again,
945   this is acceptable.
946 . The main problem is that some applications create X11 windows completely
947   independent of UNIX processes. An example for this is Chromium (or
948   gnome-terminal), which, when being started a second time, communicates with
949   the first process and lets the first process open a new window. Therefore, if
950   you have a Chromium window on workspace 2 and you are currently working on
951   workspace 3, starting +chromium+ does not lead to the desired result (the
952   window will open on workspace 2).
953
954 Therefore, my conclusion is that the only proper way of fixing the "window gets
955 opened on the wrong workspace" problem is in the application itself. Most
956 modern applications support freedesktop startup-notifications  which can be
957 used for this.