Искусство программирования для Unix

Необходимо учитывать характер предполагаемой аудитории. С программой могут работать конечные пользователи, другие программисты или системные администраторы.

Необходимо уделять внимание традиции. В мире Unix имеются довольно хорошо проработанные соглашения о таких элементах, как формат конфигурационных файлов, ключи командной строки и другие. Для существования этих традиций имеется весомая причина: они позволяют смягчить кривую освоения. Учитесь и используйте их.

Многие из этих традиций рассматриваются в главах 5 и 10.

Правило наименьшей неожиданности имеет оборотную сторону. Следует избегать выполнения внешне похожих вещей, слегка отличающихся в действительности. Это крайне опасно, поскольку кажущаяся привычность порождает ложные ожидания. Часто бывает лучше делать заметно отличающиеся вещи, чем делать их почти одинаковыми.

Генри Спенсер.

1.6.11. Правило тишины: если программа не может "сказать" что-либо неожиданное, то ей вообще не следует "говорить"

Одно из старейших и наиболее постоянных правил проектирования в Unix гласит: если программа не может "сказать" что-либо интересное или необычное, то ей следует "молчать". Правильно организованные Unix-программы выполняют свою работу "ненавязчиво", с минимальным шумом и беспокойством. Молчание — золото.

Правило "молчание — золото" развивалось изначально, поскольку операционная система Unix предшествовала видеодисплеям. На медленных печатающих терминалах в 1969 году каждая строка излишнего вывода вызывала серьезные потери пользовательского времени. В наши дни данное ограничение снято, однако веские причины для краткости остаются.

Я думаю, что лаконичность Unix-программ является главной чертой стиля. Когда вывод одной программы становится вводом другой, идентификация необходимых фрагментов должна быть простой. Остается актуальным и человеческий фактор — важная информация не должна смешиваться с подробными сведениями о внутренней работе программы. Если вся отображаемая информация является важной, то найти важную информацию просто.

Кен Арнольд.

Изящные программы трактуют внимание и сосредоточенность пользователя как ценный и ограниченный ресурс, который требуется только в случае необходимости.

Более подробно правило тишины и причины для его соблюдения описаны в конце главы 11.

1.6.12. Правило исправности: когда программа завершается аварийно, это должно происходить явно и по возможности быстро

Программное обеспечение должно быть столь же прозрачным при выходе из строя, как и при нормальной работе. Лучше всего, если программа способна справиться с неожиданными условиями путем адаптации к ним, однако наихудшими ошибками являются те, за которыми не следует восстановление, и проблема незаметно приводит к разрушению, проявляющемуся намного позднее.

Таким образом, следует писать программное обеспечение, которое как можно изящнее справляется с некорректным вводом и собственными ошибками выполнения. Однако если программа не способна справиться с ошибкой, то необходимо заставить ее прекратить выполнение таким способом, который на сколько это возможно упростит диагностику проблемы.

Рассмотрим также рекомендацию Постела (Postel)⁷: "Будьте либеральны к тому, что принимаете, и консервативны к тому, что отправляете". Постел говорил о программах сетевых служб, однако лежащая в основе такого подхода идея является более общей. Изящные программы сотрудничают с другими программами, извлекая как можно больше смысла из некорректно сформированных входных данных, и либо шумно прекращают свою работу, либо передают абсолютно четкие и корректные данные следующей программе в цепочке.

В то же время следует учитывать следующее предостережение.

Исходные HTML-документы рекомендовали "быть великодушными к тому, что принимаете", и с тех пор это сбивало нас с толку, поскольку каждый браузер принимает другое подмножество спецификаций. Именно спецификации должны быть "великодушны", а не их интерпретация.

Дут Макилрой.

Макилрой убеждает нас великодушно проектировать, а не компенсировать неадекватные стандарты с помощью всепозволяющих реализаций. Иначе, как он правильно отмечает, очень просто все закончится смешением разметки.

1.6.13. Правило экономии: время программиста стоит дорого; поэтому экономия его времени более приоритетна по сравнению с экономией машинного времени

"В ранние мини-компьютерные времена Unix" вынесенная в заголовок идея была довольно радикальной (машины тогда работали намного медленнее и были более дорогими). В настоящее время, когда каждая группа разработчиков и большинство пользователей (за исключением нескольких лабораторий по моделированию ядерных взрывов или созданию ЗО-анимации) обеспечены дешевыми машинными циклами, она может показаться слишком очевидной, чтобы о ней говорить.

Хотя почему-то практика, видимо, отстает от реальности. Если бы этот принцип принимался действительно серьезно в процессе разработки программного обеспечения, то большинство приложений были бы написаны на высокоуровневых языках типа Perl, Tel, Python, Java, Lisp и даже на языках командных интерпретаторов — т.е. на языках, сокращающих нагрузку на программиста, осуществляя собственное управление памятью ([65]).

И это действительно происходит в мире Unix, хотя за его пределами большинство разработчиков приложений, кажется, не в состоянии отойти от стратегии старой школы Unix, предполагающей кодирование на С (или С++). Данная стратегия и связанные с ней компромиссы подробнее описаны далее в настоящей книге.

Другим очевидным способом сохранения времени программиста является "обучение машины" выполнять больше низкоуровневой работы по программированию, что приводит к формулировке следующего правила.

1.6.14. Правило генерации: избегайте кодирования вручную; если есть возможность, пишите программы для создания программ

Известно, что люди плохо справляются с деталями. Соответственно, любой вид ручного создания программ является источником задержек и ошибок. Чем проще и более абстрактной может быть программная спецификация, тем более вероятно, что проектировщик реализует ее правильно. Сгенерированный код (на всех уровнях) почти всегда является более дешевым и более надежным, чем код, написанный вручную.

Общеизвестно, что это на самом деле так (в конце концов, именно поэтому созданы компиляторы и интерпретаторы), однако зачастую никто не задумывается о последствиях. Изобилующий повторениями код на языке высокого уровня, написание которого утомительно для людей, является такой же продуктивной целью для генератора кода, как машинный код. Использование генераторов кода оправдано, когда они могут повысить уровень абстракции, т.е. когда язык спецификации для генератора проще, чем сгенерированный код, и код впоследствии не потребует ручной доработки.

В традициях Unix генераторы кода интенсивно используются для автоматизации чреватой ошибками кропотливой работы. Классическими примерами генераторов кода являются грамматические (parser) и лексические (lexer) анализаторы. Более новые примеры — генераторы шаке-файлов и построители GUI-интерфейсов.

Данные методики рассматриваются в главе 9.

1.6.15. Правило оптимизации: создайте опытные образцы, заставьте их работать, прежде чем перейти к оптимизации

Самый основной аргумент в пользу создания прототипов впервые был выдвинут Керниганом и Плоджером (Plauger): "90% актуальной и реальной функциональности лучше, чем 100% функциональности перспективной и сомнительной". Первоначальное создание прототипов помогает избежать слишком больших затрат времени для получения минимальной выгоды.