Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста

И потом, начав писать код, внезапно понимаешь: «Нет, это глупая идея. И почему я решил, что этот модуль сделать легко, когда на самом деле это гораздо сложнее?» Это такие вещи, которые не понять, пока не начнешь писать код и не почувствуешь, как они от тебя ускользают.

Сейбел: Каковы признаки того, что какие-то вещи от тебя ускользают?

Завински: Когда погружаешься во что-нибудь с мыслью «Так, здесь я за полдня напишу кусок кода такой-то длины», а потом приступаешь к работе и постепенно начинаешь чуять недоброе: «Ага, нужен еще кусок, надо бы и за него взяться. Да тут работы выше крыши!»

Сейбел: Я заметил, чем хороший программист отличается от плохого: хороший программист легко переходит от одного уровня абстракции к другому, он способен не смешивать эти уровни при внесении изменений и точно определяет уровень, на котором эти изменения нужно внести.

Завински: В том, где и что размещается, нужно придерживаться определенного стиля, это очень важно во всех отношениях. Решить какую-нибудь проблему на уровне, более близком к пользователю, или внести какое-то, возможно, более крупное изменение, которое отразится на всей системе? Любое из этих решений может быть правильным, и очень сложно понять, какое из них какое. Мне нужно сделать какое-то изменение, но является ли оно единичным частным случаем или таких случаев будет 12?

Думаю, одна из самых важных вещей, по крайней мере для меня, когда создаешь что-то с нуля, заключается как раз в том, чтобы как можно скорее довести программу до состояния, когда ты, программист, сможешь ее использовать. Хотя бы немного. Это подскажет, что делать дальше, — ты буквально почувствуешь, что нужно делать. Когда что-то уже есть на экране и есть кнопка, связанная с некоторой функцией, появляется ощущение, какая кнопка будет следующей. Конечно, это GUI-центричное описание того, что я имею в виду.

Сейбел: Мы немного говорили об ужасных ошибках, с которыми вы сталкивались, например та история с GNB. Но давайте еще немного поговорим о процессе отладки. Для начала, какие инструменты вы предпочитаете? Инструкции печати отладочной информации? Отладчики исходного кода (symbolic debugger) [13]? Формальные доказательства корректности?

Завински: За последние годы многое изменилось. Когда я работал на Лиспе, процесс отладки заключался в запуске программы, ее остановке и последующем изучении данных. Был специальный инструмент, который позволял копаться в памяти, и я изменил его таким образом, что все эти функции стали доступны через цикл Чтение-Вычисление-Печать (то есть через Lisp Listener). Когда этот инструмент выводил содержимое объекта, появлялось контекстное меню, щелкнув на котором, можно было получить значение этого объекта. Все это упрощало следование по цепочкам объектов и всякое такое. Я уже тогда думал о подобных вещах: погрузиться в середину кода, искать, экспериментировать.

Позже, уже работая на Си и используя GNB в Emacs, я попытался сделать то же самое. Именно исходя из этой модели мы создавали Energize. Но мне кажется, что он так никогда нормально и не заработал. Со временем я вообще прекратил пользоваться такими инструментам, а просто вставлял инструкции печати и запускал все снова. И так раз за разом, пока не исправишь ошибку. Интересно, что при переходе на все более и более примитивные среды, такие как JavaScript, Perl, это становится единственным вариантом, поскольку там нет никаких отладчиков.

В те дни люди вообще слабо представляли, что такое отладчик. «Да зачем он тебе нужен? Что он делает — добавляет за тебя инструкции печати? Не понимаю. Что за странные слова ты говоришь?» В те дни отладка в основном заключалась в инструкциях печати.

Сейбел: Имела ли тут значение разница между Лиспом и Си? Помимо инструментов одно из отличий в том, что в Лиспе можно тестировать маленькие кусочки. Можно вызвать небольшую функцию, если в правильности работы есть сомнения, остановить ее на середине и посмотреть, что происходит. А в Си запускаешь программу целиком, во всем ее величии и сложности, и задаешь точку останова в каком-нибудь месте.

Завински: Лисп и аналогичные языки позволяют в этом отношении больше, чем Си. Perl, Python и им подобные в этом смысле немного более похожи на Лисп, но все равно мало кто так делает.

Сейбел: Но ведь GNB дает возможность заглянуть внутрь. Чем он вам не подходит?

Завински: Мне он всегда казался неприятным. Отчасти из-за того, что имеет отношение к Си. Я анализирую массив и вдруг вижу кучу чисел, и нужно лезть туда и вернуть все к нормальному виду. Он никогда не работал правильно, как мог бы работать с нормальным языком.

Сейбел: В то время как в Лиспе, если вы смотрите на массив, он выводится как нужно, поскольку отладчик знает, что есть что.

Завински: Вот именно. Мне всегда казалось, что GNB прыгает вниз-вверх, и в стеке все оказывается перепутанным. Идешь вверх по стеку, а нижняя часть стека из-за проблем в GDB изменяется. Или думаешь, что в регистре должно быть одно значение, но поскольку находишься в другом кадре стека, оно оказывается совсем другим.

Такое чувство, что я не могу по-настоящему доверять сведениям отладчика. Он что-то вывел, посмотрим — так, это число. Правильное оно или нет? Неизвестно. Зачастую вообще оказываешься без всякой отладочной информации. Берешь кадр стека, и кажется, будто у этой функции нет аргументов. Минут десять пытаешься вспомнить, через какой регистр передается нулевой аргумент. Потом сдаешься, заново компонуешь программу и добавляешь инструкцию печати.

Похоже, со временем инструменты отладки становятся все хуже и хуже. С другой стороны, люди наконец-то начинают понимать, что распределение памяти вручную — тупиковый путь. Сегодня это уже неактуально, поскольку наиболее сложные ошибки, когда приходится закапываться в структуры данных, происходят редко, ведь в Си они обычно были связаны с проблемами повреждения памяти.

Сейбел: Вы используете операторы утверждений (assertions) или другой более-менее формальный способ документирования или проверки инвариантов?

Завински: Мы тогда ходили вокруг да около, не зная, как приступиться к операторам утверждений в базовом коде Netscape. Очевидно, что добавление операторов утверждений — всегда хорошая идея как для отладки, так и, как вы говорили, для документирования. Этим выражается намерение. Мы добавили множество таких операторов. Но вопрос в том, что произойдет при нарушении утверждения в финальных (не отладочных) версиях? Что тогда? Мы склонились к мысли возвращать нулевое значение в надежде, что программа будет продолжать работать. Ведь если браузер падает, это действительно плохо, гораздо хуже, чем возврат к циклу ожидания, большие утечки памяти или что-то в этом роде, поскольку все это меньше расстраивает пользователей.

Многие программисты инстинктивно говорят: «Выдавайте сообщение об ошибке!» Нет, не нужно. Никого это не волнует. С такими проблемами гораздо легче справиться в языках, поддерживающих исключения, таких как Java. В таких языках просто перехватываешь все исключения на самом верхнем уровне и готово. И не нужно беспокоить пользователя сообщением о том, что какое-то значение равно нулю.

Сейбел: Вы когда-нибудь просто проходили программу пошагово — для отладки или, как некоторые советуют, для проверки написанного кода?

Завински: Нет, не совсем. Обычно я использую пошаговое выполнение для отладки. Пожалуй, иногда для проверки правильности написанного кода. Но не часто.

Сейбел: Так что же вы делаете при отладке?

Завински: Сначала пробегаю глазами код, читаю его, пока не подумаю: «Так, этого не может быть, все должно работать правильно». Тогда я добавляю некоторый код для проверки и разрешения этого противоречия. Либо если, читая код, я не вижу никаких проблем, то запускаю его на выполнение, останавливаю где-нибудь в середине и смотрю, что происходит. Сложно говорить об этом вообще. Ситуации бывают разные.