Эрик Реймонд - Искусство программирования для Unix

Если существует какая-либо возможность того, что пользователи приложения могут запускать программы из неблагонадежных источников, рискованные функции мини-языка приложения могут в конце концов привести к необходимости его подавления. Языки, подобные Java и JavaScript, явно изолируются в "песочнице", т.е. они имеют ограниченный доступ к своему окружению. Это сделано не только для того, чтобы упростить их конструкцию, но и для того, чтобы воспрепятствовать потенциально деструктивным операциям со стороны ошибочного или злонамеренного кода.

С другой стороны, большое количество неудачных конструкций были неумело созданы разработчиками, которые оказались не способны принять тот факт, что они нуждаются скорее в мини-языке, чем в формате файлов данных. Слишком много случаев, когда языковые функции были вставлены с опозданием. Двумя наиболее общими симптомами данной проблемы являются слабые, узкоспециализированные управляющие структуры и неразвитые средства для объявления процедур или полное отсутствие таких средств.

Рискованно разрабатывать мини-языки, которые только отчасти являются языками Тьюринга. Если разработчик решается на это, то высока вероятность того, что когда-нибудь в будущем какой-нибудь сообразительный программист придет к необходимости заставить данный язык выполнять циклы и условные операции. Поскольку это можно будет сделать только "туманным путем", он создаст неясный код, который в краткосрочной перспективе, возможно, будет легко обслуживаемым, но, вероятно, будет кошмаром для тех, кто впоследствии будет с ним работать.

Эстетичность и мощь мини-языков заслуживают высокой оценки, но вместе с тем в них скрывается немало ловушек. Существуют конструкции, в которых целесообразно использовать восходящее связывание множества низкоуровневых служб и заботиться об их организации после изучения предметной области. Одним из достоинств мини-языков является то, что они могут способствовать созданию хорошей конструкции без восходящего программирования, позволяя разработчику передвинуть некоторые нисходящие решения в управляющую логику программ, написанных на данном мини-языке. Однако если применить восходящий подход к конструированию самого мини-языка, то в результате, вероятно, получится уродливый синтаксис, отражающий слабость языка и плохо продуманную реализацию.

Существует множество моментов в конструировании мини-языков, где мелкие альтернативные решения создают значительные различия в эксплуатационных качествах и легкости использования инструмента.

Для разработчика языка хорошим принципом является рассмотрение альтернативы сообщениям об ошибке. Если в намерениях программиста существует действительная неоднозначность, то сообщение об ошибке целесообразно, однако во многих случаях намерения очевидны, и будет великим благом заставить язык просто выполнять правильные действия. Хорошим примером является С, принимающий дополнительную запятую в конце списка инициализатора массива, что значительно упрощает как редактирование, так и машинную генерацию инициализаторов массива. Контрпримером является придирчивость различных HTML-анализаторов, особенно их обыкновение бесшумно отбрасывать части документа из-за тривиальной ошибки верстки.

В данном вопросе, как и в других, хороший вкус и инженерное мышление невозможно заменить ничем. Разрабатывая мини-язык, не следует делать это наполовину. Декларативные мини-языки должны иметь очевидный, последовательный языковой синтаксис, облегчающий их чтение. В императивных языках необходимо добавить полный диапазон управляющих структур, который адаптирован из языковых моделей, с которыми, пользователи разрабатываемого мини-языка, вероятно, знакомы. О языке необходимо думать как о языке, спрашивая себя: "будет ли удобно программировать на нем?" и даже "приятно ли будет смотреть на данную конструкцию?". Здесь, как и в других областях разработки программного обеспечения, применим принцип Дэвида Гелентера: красота — основная защита против сложности.

Один из фундаментально важных вопросов заключается в том, возможно ли реализовать мини-язык путем расширения или встраивания существующего языка сценариев. Нередко такой подход является правильным путем к императивному мини-языку, но гораздо менее верным к декларативному.

Иногда можно написать императивный язык путем простого кодирования служебных функций в интерпретируемый язык, который далее в целях освещения данной темы называется "базовым" (host) языком. Программы, написанные на таком мини-языке, являются просто сценариями, которые загружают служебную библиотеку и используют управляющие структуры и другие средства базового языка как каркас. Каждое средство, имеющееся в базовом языке, избавляет от необходимости писать собственное аналогичное средство.

Данный способ является простейшим для написания мини-языка. Lisp-программисты старой школы (включая самого автора) предпочитают данный прием и интенсивно его используют. Он лежит в основе конструкции редактора Emacs и открывается заново в языках сценариев новой школы, таких как Tcl, Python и Perl. Однако такой подход имеет свои недостатки.

Базовый язык может оказаться неспособным предоставить интерфейс к необходимой библиотеке кода. Или его онтология типов данных может оказаться неадекватной для необходимого вида вычислений. Или измерения покажут слишком низкий уровень производительности прототипа. В таких ситуациях обычным решением является программирование на С (или С++) и интеграция результатов в создаваемый мини-язык.

Вариант расширения языка сценариев с помощью C-кода или внедрения языка сценариев в C-программу зависит от существования предназначенного для этих целей языка сценариев. Расширить язык сценариев можно, заставив его динамически загружать C-библиотеку или модуль так, чтобы точки входа С стали видимыми, как функции в расширенном языке. Для того чтобы встроить язык сценария в C-программу, необходимо отправлять команды экземпляру интерпретатора и получать результаты, как значения в С.

Обе методики также зависят от способности перемещать данные между онтологией типов С и онтологией типов используемого языка сценариев. Некоторые языки сценариев, в целях поддержки такой возможности разработаны снизу вверх. Одним из них является Tcl, который рассматривается в главе 14, другим — Guile, диалект с открытым исходным кодом Lisp-варианта Scheme. Guile поставляется в виде библиотеки и специально предназначен для внедрения в C-программы.

Вполне возможно (хотя до сих пор довольно трудно) расширять или встраивать язык Perl. Очень просто расширять Python и немного сложнее внедрять его; C-расширения в мире Python используются особенно интенсивно. Язык Java имеет интерфейс для вызова "собственных методов" в С, хотя практические результаты этого бесперспективны, поскольку нарушается переносимость. Большинство версий командного интерпретатора Unix (shell) не предназначены для внедрения или расширения, однако оболочка Korn (ksh93 и боле поздние версии) является заметным исключением.