Может ли диалоговое окно выбора файла GTK быть частью окна?

Вы можете использовать GtkFileChooserWidget (Gtkmm 2.24).

Это основной виджет, который использует GtkFileChooserDialog. Как говорится в описании:

GtkFileChooserWidget — это виджет, подходящий для выбора файлов. Это основной строительный блок GtkFileChooserDialog. Большинству приложений нужно будет использовать только последний; вы можете использовать GtkFileChooserWidget как часть большего окна, если у вас есть особые потребности.

Обратите внимание, что GtkFileChooserWidget не имеет собственных методов. Вместо этого вы должны использовать функции, которые работают с GtkFileChooser.

Обратите внимание: если то, что вы хотите добавить в FileChooserDialog, не слишком сложно, вы можете подумать о добавлении дополнительных функций в само диалоговое окно вместо создания нового окна (со всей бюрократией).

Вы можете получить доступ к верхней части диалогового окна (над кнопками Ok/Cancel), вызвав get_content_area (). Вы получите ссылку на VBox, к которому затем сможете добавить дополнительные элементы, такие как параметры загрузки или сохранения, форматы и т. д.

Вот очень простой пример, который добавляет кнопку проверки в диалоговое окно:

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
#
#  test_filechooser_extension.py
#
#  Copyright 2017 John Coppens <[email protected]>
#
#  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
#  it under the terms of the GNU General Public License as published by
#  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
#  (at your option) any later version.
#
#  This program is distributed in the hope that it will be useful,
#  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
#  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
#  GNU General Public License for more details.
#
#  You should have received a copy of the GNU General Public License
#  along with this program; if not, write to the Free Software
#  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston,
#  MA 02110-1301, USA.
#
#


from gi.repository import Gtk

class MainWindow(Gtk.Window):
    def __init__(self):
        super(MainWindow, self).__init__()
        self.connect("destroy", lambda x: Gtk.main_quit())

        btn = Gtk.Button("Click to activate file chooser")
        btn.connect("clicked", self.button_clicked)

        self.add(btn)
        self.show_all()

    def run(self):
        Gtk.main()

    def button_clicked(self, btn):
        fc = Gtk.FileChooserDialog(
                    parent = self,
                    action = Gtk.FileChooserAction.OPEN,
                    buttons = ("Open", Gtk.ResponseType.OK,
                               "Cancel", Gtk.ResponseType.CANCEL))
        area = fc.get_content_area()
        option = Gtk.CheckButton("This could be an extra option")
        area.pack_start(option, False, False, 0)
        option.show()

        fc.run()
        fc.destroy()


def main(args):
    mainwdw = MainWindow()
    mainwdw.run()

    return 0

if __name__ == '__main__':
    import sys
    sys.exit(main(sys.argv))

Обратите внимание, что к добавленным виджетам необходимо добавить .show().