Искусство программирования для Unix

По несколько другим причинам Дональд Кнутт (автор книги "Искусство компьютерного программирования", одного из немногих действительно классических трудов в своей области) популяризовал мнение о том, что "преждевременная оптимизация — корень всех зол"⁸, и он был прав.

Поспешная оптимизация до выяснения узких мест в программе, возможно, является единственной ошибкой, которая разрушила больше конструкций, чем излишнее наращивание функциональности. Искаженный код и непостижимое расположение данных — результат приоритета скорости и оптимизации использования памяти или дискового пространства за счет прозрачности и простоты. Они порождают бесчисленные ошибки и выливаются в миллионы человеко-часов — часто только для того, чтобы получить минимальную выгоду от использования какого-либо ресурса, гораздо менее дорогостоящего, чем время отладки.

Нередко преждевременная локальная оптимизация фактически препятствует глобальной оптимизации (и, следовательно, снижает общую производительность). Преждевременно оптимизированная часть конструкции часто смешивается с изменениями, которые имели бы гораздо больший выигрыш для конструкции в целом, поэтому проект завершается одновременно с низкой производительностью и чрезмерно сложным кодом.

В мире Unix имеется общепринятая и весьма явная традиция (ярко проиллюстрированная приведенными выше комментариями Роба Пайка и принципом Кена Томпсона о грубой силе), которая гласит: создавайте прототипы, а затем шлифуйте их. Заставьте прототип работать, прежде чем оптимизировать его. Или: сначала заставьте прототип работать, а потом заставьте его работать быстро. Гуру "Экстремального программирования" Кент Бек (Kent Beck), работающий в другой культуре, значительно усилил данный принцип: "заставьте программу работать, заставьте ее работать верно, а затем сделайте ее быстрой".

Сущность всех приведенных цитат одинакова: прежде чем пытаться регулировать программу, необходимо верно ее спроектировать и реализовать неоптимизиро-ванной, медленной и занимающей большой объем памяти. Затем ее следует регулировать систематически, определяя места, в которых можно получить большую производительность ценой наименьшего возможного повышения локальной сложности.

Создание прототипов так же важно для конструкции системы, как и оптимизация — гораздо проще определить, выполняет ли прототип возложенные на него задачи, чем читать длинную спецификацию. Я помню одного менеджера разработки в Bellcore, который боролся против культуры "требований" задолго до того, как все заговорили о "быстром создании прототипов" (fast prototiping), или "гибкой разработке" (agile development). Он не стал бы выпускать длинные спецификации. Он связывал сценарии оболочки и awk-код в некоторую комбинацию, которая делала приблизительно то, что ему было нужно, а затем просил заказчиков направить к нему нескольких клерков на пару дней. После чего приглашал заказчиков прийти и посмотреть, как их клерки используют прототип, н сказать ему, нравится им это или нет. В случае положительного ответа он говорил, что "промышленный образец может быть создан через столько-то месяцев и по такой-то цене". Его оценки были довольно точными, однако он проигрывал в культуре менеджерам, которые верили, что создатели требований должны контролировать все.

Майк Леек.

Использование прототипов для определения того, в каких функциях нет необходимости, способствует оптимизации производительности; нет необходимости оптимизировать то, что не написано. Наиболее мощным средством оптимизации можно назвать клавишу "Delete".

В один из наиболее продуктивных дней я удалил тысячу строк кода.

Кен Томпсон.

Более глубоко соответствующие соображения рассматриваются в главе 12.

1.6.16. Правило разнообразия: не следует доверять утверждениям о "единственно верном пути"

Даже наилучшие программные инструменты ограничены воображением своих создателей. Никто не обладает умом, достаточным для оптимизации всего или для предвидения всех возможных вариантов использования создаваемой программы. Разработка негибкого, закрытого программного обеспечения, которое не будет сообщаться с остальным миром, является болезненной формой самолюбия.

Поэтому традиция Unix включает в себя здоровое недоверие к использованию "единственного верного пути" в проектировании или реализации программного обеспечения. В Unix допускается использование множества языков, открытых расширяемых систем и необходимой доработки.

1.6.17. Правило расширяемости: проектируйте с учетом изменений в будущем, поскольку будущее придет скорее, чем кажется

Если доверять заявлениям других людей о "единственном верном пути" неблагоразумно, еще большим безрассудством будет вера в непогрешимость собственных разработок. Никогда не считайте себя истиной в последней инстанции. Следовательно, оставляйте пространство для роста форматов данных и кода. В противном случае часто будут возникать препятствия, связанные с прежними неразумными решениями, поскольку их невозможно изменить при поддержке обратной совместимости.

При проектировании протоколов или форматов файлов следует делать их достаточно самоописательными, для того чтобы их можно было расширять. Всегда, всегда следует либо включать номер версии, либо составлять формат из самодостаточных, самоописательных команд так, чтобы можно было легко добавить новые директивы, а старые удалить, "не сбивая с толку" код чтения формата. Опыт Unix свидетельствует: минимальные дополнительные издержки, которые позволяют сделать расположение данных самоописательным, тысячекратно окупаются возможностью развивать его без разрушения конструкции.

Проектируя код, следует организовывать его так, чтобы будущие разработчики могли включать новые функции в архитектуру без необходимости ее перестройки, Данное правило не является разрешением на добавление функций, которые еще не нужны; это совет, призывающий писать код так, чтобы облегчить последующее добавление новых функций, когда они действительно понадобятся. Необходимо сделать добавление новых функций гибким, а также вставлять в код комментарии, начинающиеся словами "если когда-нибудь потребуется сделать...". Это значительно облегчит работу тех, кто в последующем будет использовать и сопровождать код.

В их числе окажется и создатель программы, поддерживая код, который наполовину забудется под давлением более новых проектов. "Проектируя на будущее", можно сохранить собственное душевное равновесие.

1.7. Философия Unix в одном уроке

Вся философия в действительности сводится к одному железному правилу ведущих инженеров, священному "принципу KISS":

Unix предоставляет великолепную основу для применения принципа KISS. В последующих главах данной книги описано, как его следует применять.

1.8. Применение философии Unix

Описанные философские принципы не являются лишь неясными общими фразами. В мире Unix они приходят непосредственно из опыта и ведут к специфическим рецептам, часть из которых уже были сформулированы выше. Ниже приводится их список, не претендующий на полноту.

• Все, что может быть фильтром, независимым от отправителя и получателя, должно быть таким фильтром.

• Потоки данных должны быть, если такое вообще возможно, текстовыми (для того чтобы их можно было просматривать и фильтровать с помощью стандартных средств).

• Структура баз данных и протоколы приложений должны быть, если это возможно, текстовыми (доступными человеку для чтения и редактирования).