Искусство программирования для Unix - Эрик Реймонд

Возможно, что реализация ОО-технологии на С++ особенно склонна к созданию проблем. Существуют данные, которые говорят о том, что расходы на жизненный цикл программ на С++ больше, чем у эквивалентов, написанных на С, FORTRAN или Ada. Является ли данная проблема проблемой ОО, проблемой С++, или это комплексная проблема — пока не ясно, хотя есть смысл подозревать последнее [34].

В последние годы С++ включил в себя некоторые важные не-ОО-идеи. В языке существуют исключения, подобные исключениям в Lisp, т.е. можно добавлять объект или значение в стек вызовов до тех пор, пока его не перехватит обработчик. STL (Standard Template Library, стандартная библиотека шаблонов) обеспечивает типовое программирование, т.е. возможность писать код алгоритмов, независимых от сигнатур их данных, и компилировать их для выполнения необходимых функций во время выполнения. (Это необходимо только для языков, выполняющих статический контроль типов в процессе компиляции; более динамические языки просто передают ссылки на переменные без типа и поддерживают идентификацию типов во время выполнения.)

Эффективный компилируемый язык, совместимость снизу вверх с языком С, объектно-ориентированная платформа, связующий материал для самых современных методик, таких как STL и типовое программирование, — С++ претендует на роль универсального средства, но ценой этого является сложность, гораздо большая, чем та, с которой может справиться мозг отдельного программиста. Как было отмечено в главе 4, главный конструктор языка признал, что он и не ждет, что какой-либо один программист сможет постичь язык полностью. Unix-хакеры не слишком хорошо отреагировали на сложность С++. Подтверждением этого служит одно из анонимных, но известных определений: "С++ — это спрут, полученный путем пришивания лишних ног собаке".

Однако фундаментальная проблема заключается в том, что по существу С++ является просто еще одним традиционным языком. Он лучше сдерживает проблему управления памятью, чем до создания стандартной библиотеки шаблонов (STL), и значительно лучше, чем С. Однако это довольно сомнительное решение проблемы, и оно не будет надежно работать, если в коде не используются объекты и только объекты. Возможности ОО для многих типов приложений незначительны и просто добавляют сложности в С, не достигая весомых преимуществ. Доступны компиляторы С++ с открытым исходным кодом; если бы С++ определенно превосходил С, то в настоящее время он бы доминировал.

Подводя итоги, можно сделать вывод, что преимуществом С++ является сочетание эффективности компилируемого языка со средствами объектно-ориентированного и типового программирования. К недостаткам относятся его вычурность и сложность, а также склонность к поддержке сверхсложных конструкций.

Использование С++ целесообразно в том случае, когда существующий инструментарий или служебные библиотеки С++ предлагают значительные преимущества для приложения или когда предметная область приложения лежит в упомянутых выше областях, где использование ОО-языка, несомненно, является большим преимуществом.

Классическим справочником по С++ является книга Страуструпа (Stroustrup) "The С++ Programming Language" [82]. Отличными учебным пособием по С++ и основным ОО-методам для начинающих является книга "С++: A Dialog" [36]. Статья "С++ Annotations" [6] представляет собой сжатый вводный курс по С++ для опытных программистов на С.

Компилятор С++ входит в состав коллекции компиляторов GNU. Поэтому, язык доступен как для Unix, так и для операционных систем Microsoft; в данном случае также применимы комментарии, касающиеся С. Доступна обширная коллекция вспомогательных библиотек с открытым исходным кодом <http://www.boost.org/>. Однако переносимость языка ограничена тем, что (в середине 2003 года) в действующих реализациях С++ реализованы значительно отличающиеся подмножества проектного ISO-стандарта, который в настоящий момент находится в процессе подготовки[120].

14.4.2.1. С++ учебный пример: инструментарий Qt

Интерфейсный инструментарий Qt представляет собой замечательный пример успеха С++ в современном мире программ с открытым исходным кодом. Инструментарий предоставляет комплект элементов управления, а также API для написания графических пользовательских интерфейсов для системы X Window, который был сознательно (и довольно эффективно) разработан таким образом, чтобы имитировать вид и восприятие интерфейсов Motif, MacOS Platinum или Microsoft Windows. Фактически Qt предоставляет гораздо больше, чем просто GUI-службы, — он предоставляет переносимый прикладной уровень с классами для XML, доступа к файлам, сокетов, параллельных процессов, таймеров, обработки даты и времени, доступа к базам данных, различных абстрактных типов данных и Unicode.

Инструментарий Qt является важным и видимым компонентом проекта KDE, старейшего из двух конкурирующих проектов с открытым исходным кодом по разработке GUI и интегрированного набора настольных приложений.

Реализация Qt на С++ демонстрирует преимущества ОО-языка программирования для инкапсуляции компонентов пользовательского интерфейса. В языке, поддерживающем объекты, видимая иерархия элементов управления интерфейса может быть четко выражена с помощью иерархии экземпляров классов в коде программы. Несмотря на то, что то же самое можно сымитировать в С с помощью явного преобразования через созданную вручную таблицу методов, код, написанный на С++, будет гораздо чище. Полезно сравнить его с известным своей причудливостью С API в Motif.

Исходный код и справочная документация по Qt доступна на сайте Trolltech <http://www.trolltech.com/>.

14.4.3. Shell

Первым (и долгое время единственным) переносимым интерпретируемым языком был 'Bourne shell' (sh) 7 версии Unix. В настоящий момент родоначальный Bourne shell в значительной степени вытеснили разновидности совместимого снизу вверх Korn Shell (ksh). Единственным наиболее важным из них является Bourne Again Shell (bash).

Существуют и согласованно используются несколько других видов shell, но как языки программирования они не столь значительны. Наиболее известным из них, вероятно, является С shell (csh), печально известный своей непригодностью для написания сценариев[121].

Элементарные shell-программы чрезвычайно просты и естественны в написании. Язык shell послужил началом Unix-традиции быстрого создания прототипов на интерпретируемых языках.

Я написал самую первую версию netnews в виде shell-сценария в 150 строк. Она имела несколько групп новостей и перекрестную рассылку. Группы новостей представляли собой каталоги, а перекрестная рассылка была реализована как множественные ссылки на статью. Программа была слишком медленной для реального использования, но ее гибкость позволяла бесконечно экспериментировать с конструкцией протокола.

Однако по мере увеличения своего размера, shell-программы часто становятся скорее узкоспециальными. Некоторые моменты синтаксиса shell (особенно правила использования кавычек и синтаксис операторов) могут сбить с толку. Данные недостатки, как правило, обусловлены компромиссами в той части конструкции shell, которая связана с языком программирования. Эти компромиссы были внесены, для того чтобы сохранить эффективность shell как интерактивного интерпретатора командной строки.

Программы описывают как "shell-программы" даже если они не написаны исключительно на shell, но в них интенсивно используются С-фильтры, такие как sort(1), и стандартные мини-языки обработки текста, такие как sed(1) или awk(1). Однако данный вид программирования в течение нескольких лет идет на убыль. В наши дни подобная сложная связующая логика обычно пишется на Perl или Python, a shell резервируется для простейших упаковщиков (для которых данные языки были бы чрезмерно сложными) и сценариев инициализации системы (которая не предполагает, что они доступны).

Базовое shell-программирование достаточно описано в любой вводной книге по Unix. "The Unix Programming Environment" [39] остается одним из лучших источников для программистов среднего и высокого класса. Реализации или клоны Korn shell представлены в каждой Unix-системе.

Сложные shell-сценарии часто имеют проблемы переносимости не столько из-за самой оболочки, а ввиду сделанных в них предположений о доступности той или иной программы в качестве компонента. Несмотря на то, что в отдельных случаях клоны bash и ksh доступны в операционных системах, отличных от Unix, shell-программы (практически) вообще невозможно перенести за пределы Unix.

В завершение отметим, что лучшее качество shell — естественность и быстрота написания небольших сценариев. Худшей стороной shell является то, что крупные shell- сценарии зависят от множества вспомогательных команд, которые вовсе не обязательно идентично ведут себя и даже не всегда присутствуют на всех целевых машинах. Кроме того, анализировать зависимости в крупных shell-сценариях также непросто.