Искусство программирования для Unix - Реймонд Эрик Стивен

Кроме того, следует отметить, что программы могут иметь режимы, которые подходят для нескольких моделей интерфейсов. Программа, имеющая интерфейс, подобный интерфейсу компилятора, например, может работать как фильтр, если в командной строке не указаны файловые аргументы (подобным образом работают многие конвертеры форматов).

11.6.1. Модель фильтра

Моделью проектирования интерфейсов, которая наиболее традиционно связывается с операционной системой Unix, является фильтр (filter). Программа-фильтр принимает данные на стандартном вводе, трансформирует их определенным образом, после чего они могут запрашивать параметры начальной загрузки (например, переменные окружения), и, как правило, управляются параметрами командной строки, но не требуют обратной связи или ввода пользовательских команд во входной поток.

Двумя классическими примерами фильтров являются программы tr(1) и grep( 1). Программа tr(1) представляет собой утилиту, которая преобразует данные на стандартном вводе в результаты на стандартном выводе, используя спецификацию преобразования, заданную в командной строке. Программа grep(1) выбирает из потока стандартного ввода строки, соответствующие выражению, указанному в командной строке. Полученные в результате такого отбора строки отправляются на стандартный вывод. Третья программа-фильтр — утилита sort( 1), которая сортирует входящие строки согласно критериям, заданным в командной строке, и отправляет отсортированный результат в поток стандартного вывода.

Обе утилиты grep(1) и sort(1) (но не tr( 1)) способны в качестве альтернативы принимать данные из файла (или файлов), указанного в командной строке. В таком случае программы не считывают стандартный ввод, а функционируют так, как если бы поток ввода представлял собой соединение содержимого заданных файлов в порядке следования их имен в командной строке. (В данном случае также ожидается, что ввод в командной строке символа "-" в качестве имени файла вынуждает программу считывать данные со стандартного ввода.) Прообразом таких "cat-подобных" фильтров является программа cat(1), причем предполагается, что фильтры функционируют именно так, если не существует специфических для приложения причин иначе обрабатывать файлы, заданные в командной строке.

При разработке фильтров полезно учитывать несколько дополнительных правил, которые были частично сформулированы в главе 1.

1. Помнить рекомендацию Постела: быть снисходительным к принимаемым данным и строгим к отправляемым данным. То есть пытаться принимать настолько свободные и неорганизованные входные форматы, насколько это возможно, и выпускать насколько возможно хорошо структурированный и компактный исходящий формат. Соблюдение первого условия сокращает вероятность того, что разрабатываемый фильтр будет хрупким в ситуации неожиданного применения и сломается в чужих руках (или в центре чужой инструментальной связки). Соблюдение второго условия увеличивает вероятность того, что данный фильтр будет полезен в качестве ввода для других программ.

2. В ходе фильтрации никогда не следует отбрасывать ненужную информацию. Это также увеличивает вероятность того, что данный фильтр когда-нибудь будет полезен в качестве ввода для других программ. Отброшенная информация — информация, которую не сможет использовать ни один из последующих этапов конвейера.

3. При фильтрации не следует добавлять излишнюю информацию. Необходимо избегать добавления несущественной информации и переформатирования, которое может усложнить анализ отфильтрованных данных в последующих программах. Наиболее распространенными примерами такой информации являются такие косметические добавления, как заголовки, колонтитулы, пустые строки и линейки, итоговые сводки и преобразования, такие как добавление выровненных столбцов или запись "150%" вместо коэффициента "1.5". Значения времени и даты — предмет особого беспокойства, поскольку их сложно анализировать в последующих программах. Любые подобные дополнения должны быть необязательными и контролироваться ключами командной строки. Если разрабатываемая программа выводит даты, то хорошей практикой является наличие ключа, который позволяет выводить их в IS08601-форматах YYYY-MM-DD и hh:mm:ss, или, что еще лучше, использовать эти форматы по умолчанию.

Термин "фильтр" для данной модели является давно укоренившимся жаргоном Unix.

Понятие "фильтр" действительно давно укоренилось. Оно стало использоваться в то же время, что и каналы (pipes). Термин был заимствован у инженеров-электриков: данные поступали от источника через фильтры в приемник. Источником или приемником мог быть либо процесс, либо файл. Коллективный термин инженеров-электриков, "цепь" (circuit), никогда не рассматривался, так как "водопроводная метафора" для потока данных уже твердо укрепилась.

Дуг Макилрой.

Некоторые программы имеют конструкторские модели, подобные фильтрам, но еще проще (и, что существенно, их проще включать в сценарий). Ими являются заклинания (cantrips), источники (sources) и приемники (sinks).

11.6.2. Модель заклинаний

Модель заклинаний является простейшей из моделей проектирования интерфейсов. Нет ни ввода, ни вывода данных, только вызов и числовой код завершения. Режим работы заклинания контролируется только условиями запуска. Не существует другого типа программ, которые проще было бы использовать в сценариях, чем заклинания.

Таким образом, модель заклинаний является замечательным стандартом в ситуациях, когда программе во время выполнения не требуется взаимодействовать с пользователем, кроме получения довольно простых установок первоначальных условий или управляющей информации.

На практике Unix-разработчики учатся противостоять соблазну написания более интерактивных программ, когда для решения задачи вполне подходят заклинания. Набором заклинаний всегда можно управлять из интерактивного упаковщика или shell-программы, но включать в сценарии интерактивные программы сложнее. Следовательно, хороший стиль программирования требует, чтобы разработчик пытался найти конструкцию заклинания для своего средства, прежде чем поддаваться соблазну написания интерактивного интерфейса, который сложнее включать в сценарии. А в ситуациях, когда интерактивность кажется обязательной, необходимо помнить характерную для операционной системы Unix модель проектирования с отделением ядра от интерфейса. Нередко верным решением является написание на каком-либо языке сценариев интерактивного упаковщика, который для выполнения реальной работы вызывает заклинание.

Консольная утилита clear(1), которая просто очищает экран, является заклинанием в чистейшей из возможных его форм. Данная утилита даже не принимает параметров командной строки. Другими классическими примерами являются утилиты гт(1) и touch(1). Программа startx(1), которая применяется для запуска Х-сервера, представляет собой комплексный пример, типичный для целого класса программ вызова демонов.

Несмотря на то, что данная модель проектирования является довольно распространенной, она не получила традиционного названия; термин "заклинания" (cantrips) придуман автором. (Cantrips — шотландское слово, первоначально буквально означающее магическое заклинание, которое было подобрано в популярной фантастической ролевой игре для обозначения волшебного слова, которое может быть применено немедленно с минимальной подготовкой или без подготовки.)

11.6.3. Модель источника

Источником (source) является фильтр-подобная программа, которая не требует входных данных, а ее вывод управляется только начальными условиями. Принципиальными примером является утилита Ь( 1), программа для отображения содержимого каталогов в Unix. В число других классических примеров входят программы who(1)nps(1).