Искусство программирования для Unix - Реймонд Эрик Стивен

Я описал силу подчинения спецификациям и то, как от них зависит реализация, а затем перешел к утверждению, что приложение, которое получает неожиданный результат от документированного интерфейса, либо неверно спроектировано, либо содержит ошибку. Он нашел эту идею удивительной. Распознавание таких ошибок является просто вопросом проверки реализации интерфейса относительно спецификации. Естественно, наличие исходного кода для данной реализации несколько упрощает это.

Кит Паккард.

Позиция предшествующих стандартов имеет свои преимущества также и для конечных пользователей. Тогда как уже не маленькая компания восточнее Белвю имеет проблемы, сохраняя совместимость офисного набора с его предыдущими версиями, GUI-приложения, написанные в 1988 году, до сих пор работают без изменений на нынешних реализациях системы X. В мире Unix подобное долголетие является нормой, а причиной этого является позиция "стандарт как ДНК".

Таким образом, опыт показывает, что культура Unix, культивирующая уважение к стандартам, а также отбрасывание и переделку ошибочного кода, часто приводит к большей возможности взаимодействия в течение более продолжительного периода времени, чем постоянное исправление базы кода без стандарта, который обеспечивает управление и непрерывность. Это, несомненно, может быть одним из наиболее важных уроков Unix.

Последнее замечание Кита непосредственно приводит к вопросу, который выдвигается на передний план благодаря успеху Unix-систем с открытым исходным кодом — связь между открытыми стандартами и открытым исходным кодом. Данная проблема рассматривается в конце главы, но перед этим необходимо изучить практический вопрос: каким образом Unix-программисты могут действительно использовать огромную массу накопленных стандартов и как овладеть практическими знаниями для достижения переносимости программного обеспечения?

17.5. Программирование, обеспечивающее переносимость

Переносимость программ обычно рассматривается в квази-пространственных понятиях: возможно ли перенести данный код на существующее аппаратно-программное обеспечение, отличное от того, для которого код создавался? Однако десятки лет опыта Unix подсказывают, что долговечность во времени важна в той же степени, если не в большей. Если бы можно было подробно предсказать будущее программного обеспечения, то оно, вероятно, было бы настоящим. Тем не менее, в программировании, обеспечивающем переносимость, следует пытаться обдумывать варианты построения программ на основе тех функций окружающей системы, которые, вероятнее всего, сохранятся, и избегать технологий, которые, скорее всего, в обозримом будущем прекратят свое существование.

Что касается Unix, два десятка лет изучения вопросов определения переносимых API-интерфейсов позволили полностью решить данную проблему. Средства, описанные в Единой спецификации Unix, вероятно, будут присутствовать во всех современных Unix-платформах и вряд ли не будут поддерживаться в будущем.

Однако не все зависимости от платформы разрешаются с помощью системных или библиотечных API-интерфейсов. Язык реализации также имеет значение; кроме того, проблемы могут быть обусловлены структурой файловой системы и конфигурационными отличиями между исходной и целевой системой. Однако практика Unix уже подтвердила способы решения данных проблем.

17.5.1. Переносимость и выбор языка

Первым вопросом в программировании, обеспечивающем переносимость, является выбор языка реализации. Все основные языки, рассмотренные в главе 14, являются высоко переносимыми в том смысле, что совместимые реализации доступны на всех современных Unix-системах, а для большинства из них также доступны реализации для Windows и MacOS. Проблемы переносимости часто возникают не в основных языках, а в библиотеках поддержки и степени интеграции с локальным окружением (особенно в IPC-методах и управлении параллельными процессами, включая инфраструктуру для GUI-интерфейсов).

17.5.1.1. Переносимость С

Базовый язык С в высшей степени переносим. Его стандартной реализацией в Unix является GNU С-компилятор, который повсеместно распространен не только Unix-системах с открытым исходным кодом, но и современных коммерческих вариантах операционной системы. GNU С был перенесен на Windows и классическую MacOS, но ни в одной из этих сред не стал широко распространенным, поскольку испытывает недостаток в переносимых привязках к собственным GUI-интерфейсам данных систем.

Стандартная библиотека ввода/вывода, математические подпрограммы и поддержка интернационализации переносимы во всех реализациях С. Файловый ввод/вывод, сигналы и управление процессами являются переносимыми между вариантами Unix, при условии, что используются только современные API-интерфейсы, описанные в Единой спецификации Unix; более старый С-код часто содержит нагромождения условных операторов препроцессора, направленных на достижение переносимости, но они поддерживают интерфейсы, появившиеся до стандарта POSIX, из старых коммерческих Unix-систем, которые по состоянию на 2003 год устарели или близки к этому.

Более серьезные проблемы с переносимостью С начинаются в области IPC, параллельных процессов и GUI-интерфейсов. Вопросы переносимости IPC и параллельных процессов обсуждались в главе 7. Реальную практическую проблему создают GUI-инструментарии. Большое количество GUI-инструментариев с открытым исходным кодом универсально переносятся между современными вариантами Unix, а также в Windows и классическую MacOS — Tk, wxWindows, GTK и Qt — четыре хорошо известных вида инструментария с открытым исходным кодом и документацией, которую нетрудной найти в Web. Однако ни один из них не распространяется со всеми платформами, и (по причинам более юридическим, чем техническим) ни один из них не предоставляет на всех платформах естественный вид и восприятие GUI-интерфейса. В главе 15 даны некоторые рекомендации, позволяющие справиться с данной проблемой.

По теме разработки переносимого С-кода написаны целые тома. Эта книга не входит в их число, и авторы рекомендуют внимательно изучить "Recommended С Style and Coding Standards" [11], а также главу о переносимости из книги "The Practice of Programming" [40].

17.5.1.2. Переносимость С++

Для С++ на уровне операционной системы характерны те же проблемы переносимости, что и для С, а также ряд собственных. Одной из дополнительных проблем является то, что GNU компилятор с открытым исходным кодом для С++ значительно отстает от коммерческих реализаций; поэтому к середине 2003 года не существовало универсально внедряемого эквивалента GNU С, на котором можно основывать стандарт де-факто. Более того, ни один из компиляторов С++ не реализовывает полностью ISO-стандарт С++99, хотя GNU С++ подошел к этому очень близко.

17.5.1.3. Переносимость shell

Переносимость shell-сценариев, к сожалению, является низкой. Проблема заключается не в самой оболочке; bash(1) (Bourne Again shell с открытым исходным кодом) распространена достаточно широко, для того чтобы малоразвитые shell-сценарии могли выполняться почти в любой среде. Проблема заключается в том, что в большинстве shell-сценариев интенсивно используются другие команды и фильтры, которые являются менее переносимыми, и их присутствие на какой-либо определенной целевой машине никоим образом не гарантируется.

Данную проблему можно преодолеть героическими усилиями, как в инструментах autoconf (1). Однако это действительно достаточно трудно, и большинство сложнейших случаев программирования, которые обычно реализовались в shell, переместились к языкам сценариев второго поколения, таким как Perl, Python и Tel.