Читаем Искусство программирования для Unix онлайн бесплатно

Искусство программирования для Unix

Вдохновившим меня Кену Томпсону и Деннису Ритчи

Предисловие

Для кого предназначена эта книга

Как использовать эту книгу

Дополнительные источники информации

Соглашения, используемые в данной книге

Учебные примеры

Авторские благодарности

Часть I Контекст

1 Философские вопросы

1.1. Культура? Какая культура?

1.2. Долговечность Unix

1.3. Доводы против изучения культуры Unix

1.4. Что в Unix делается неверно

1.5. Что в Unix делается верно

1.5.1. Программное обеспечение с открытым исходным кодом

1.5.2. Кроссплатформенная переносимость и открытые стандарты

1.5.3. Internet и World Wide Web

1.5.4. Сообщество открытого исходного кода

1.5.5. Гибкость на всех уровнях

1.5.6. Особый интерес исследования Unix

1.5.7. Уроки Unix применимы в других операционных системах

1.6. Основы философии Unix

1.6.1. Правило модульности: следует писать простые части, связанные ясными интерфейсами

1.6.2. Правило ясности: ясность лучше, чем мастерство

1.6.3. Правило композиции: следует разрабатывать программы, которые будут взаимодействовать с другими программами

1.6.4. Правило разделения: следует отделять политику от механизма и интерфейсы от основных модулей

1.6.5. Правило простоты: необходимо проектировать простые программы и "добавлять сложность" только там, где это необходимо

1.6.6. Правило расчетливости: пишите большие программы, только если после демонстрации становится ясно, что ничего другого не остается

1.6.7. Правило прозрачности: для того чтобы упростить проверку и отладку программы, ее конструкция должна быть обозримой

1.6.8. Правило устойчивости: устойчивость-следствие прозрачности и простоты

1.6.9. Правило представления: знания следует оставлять в данных, чтобы логика программы могла быть примитивной и устойчивой

1.6.10. Правило наименьшей неожиданности: при проектировании интерфейсов всегда следует использовать наименее неожиданные элементы

1.6.11. Правило тишины: если программа не может "сказать" что-либо неожиданное, то ей вообще не следует "говорить"

1.6.12. Правило исправности: когда программа завершается аварийно, это должно происходить явно и по возможности быстро

1.6.13. Правило экономии: время программиста стоит дорого; поэтому экономия его времени более приоритетна по сравнению с экономией машинного времени

1.6.14. Правило генерации: избегайте кодирования вручную; если есть возможность, пишите программы для создания программ

1.6.15. Правило оптимизации: создайте опытные образцы, заставьте их работать, прежде чем перейти к оптимизации

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

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

1.7. Философия Unix в одном уроке

1.8. Применение философии Unix

1.9. Подход также имеет значение

2 История: слияние двух культур

2.1. Истоки и история Unix, 1969—1995 гг.

2.1.1. Начало: 1969-1971 гг.

2.1.2. Исход: 1971-1980 гг.

2.1.3. TCP/IP и Unix-войны: 1980-1990 гг.

2.1.4. Бои против империи: 1991—1995 гг.

2.2. Истоки и история хакерской культуры, 1961-1995 гг.

2.2.1. Академические игры: 1961 — 1980 гг.

2.2.2. Internet и движение свободного программного обеспечения: 1981—1991 гг.

2.2.3. Linux и реакция прагматиков: 1991—1998 гг.

2.3. Движение открытого исходного кода: с 1998 года до настоящего времени

2.4. Уроки истории Unix

3 Контраст: сравнение философии Unix и других операционных систем

3.1. Составляющие стиля операционной системы

3.1.1. Унифицирующая идея операционной системы

3.1.2. Поддержка многозадачности

3.1.3. Взаимодействующие процессы

3.1.4. Внутренние границы

3.1.5. Атрибуты файлов и структуры записи

3.1.6. Двоичные форматы файлов

3.1.7. Предпочтительный стиль пользовательского интерфейса

3.1.8. Предполагаемый потребитель

3.1.9. Входные барьеры для разработчика

3.2. Сравнение операционных систем

3.2.1. VMS

3.2.2. MacOS

3.2.3. OS/2

3.2.4. Windows NT

3.2.5. BeOS

3.2.6. MVS

3.2.7. VM/CMS

3.2.8. Linux

3.3. Все повторяется

Часть II Проектирование

4 Модульность: четкость и простота

4.1. Инкапсуляция и оптимальный размер модуля

4.2. Компактность и ортогональность

4.2.1. Компактность

4.2.2. Ортогональность

4.2.3. Правило SPOT

4.2.4. Компактность и единый жесткий центр

4.2.5. Значение освобождения

4.3. Иерархичность программного обеспечения

4.3.1. Сравнение нисходящего и восходящего программирования

4.3.2. Связующие уровни

4.3.3. Учебный пример: язык С считается тонким связующим уровнем

4.4. Библиотеки

4.4.1. Учебный пример: подключаемые подпрограммы GIMP

4.5. Unix и объектно-ориентированные языки

4.6. Создание модульного кода

5 Текстовое представление данных: ясные протоколы лежат в основе хорошей практики

5.1. Важность текстовой формы представления

5.1.1. Учебный пример: формат файлов паролей в Unix

5.1.2. Учебный пример: формат файлов .newsrc

5.1.3. Учебный пример: PNG — формат графических файлов

5.2. Метаформаты файлов данных

5.2.1. DSV-стиль

5.2.2. Формат RFC 822

5.2.3. Формат Cookie-Jar

5.2.4. Формат record-jar

5.2.5. XML

5.2.6. Формат Windows INI

5.2.7. Unix-соглашения по текстовым файловым форматам

5.2.8. Аргументы "за" и "против" сжатия файлов

5.3. Проектирование протоколов прикладного уровня

5.3.1. Учебный пример: SMTP, простой протокол передачи почты

5.3.2. Учебный пример: РОРЗ, почтовый протокол 3-й версии

5.3.3. Учебный пример: IMAP, протокол доступа к почтовым сообщениям

5.4. Метаформаты протоколов прикладного уровня

5.4.1. Классический метапротокол прикладного уровня в Internet

5.4.2. HTTP как универсальный протокол прикладного уровня

5.4.2.1. Учебный пример: база данных CDDB/freedb.org

5.4.2.2. Учебный пример: протокол IPP

5.4.3. ВЕЕР: Blocks Extensible Exchange Protocol

5.4.4. XML-RPC, SOAP и Jabber

6 Прозрачность: да будет свет

6.1. Учебные примеры

6.1.1. Учебный пример: audacity

6.1.2. Учебный пример: параметр -v программы fetchmail

6.1.3. Учебный пример: GCC

6.1.4 Учебный пример: kmwail

6.1.5. Учебный пример: SNG

6.1.6. Учебный пример: база данных Terminfo

6.1.7. Учебный пример: файлы данных Freeciv

6.2. Проектирование, обеспечивающее прозрачность и воспринимаемость

6.2.1. Дзэн прозрачности

6.2.2. Программирование, обеспечивающее прозрачность и воспринимаемость

6.2.3. Прозрачность и предотвращение избыточной защищенности

6.2.4. Прозрачность и редактируемые формы представления

6.2.5. Прозрачность, диагностика и восстановление после сбоев

6.3. Проектирование, обеспечивающее удобство сопровождения

7 Мультипрограммирование: разделение процессов для разделения функций

7.1. Отделение контроля сложности от настройки производительности

7.2. Классификация IPC-методов в Unix

7.2.1. Передача задач специализированным программам

7.2.1.1. Учебный пример: пользовательский почтовый агент mutt

7.2.2. Каналы, перенаправление и фильтры

7.2.2.1. Учебный пример: создание канала к пейджеру

7.2.2.2. Учебный пример: создание списков слов

7.2.2.3. Учебный пример: pic2graph

7.2.2.4. Учебный пример: утилиты bc(1) и dc(1)

7.2.2.5. Контрпример: почему программа fetchmail не выполнена в виде конвейера

7.2.3. Упаковщики

7.3.2.1. Учебный пример: сценарии резервного копирования

7.2.4. Оболочки безопасности и цепи Бернштайна

7.2.5. Подчиненные процессы

7.2.5.1. Учебный пример: scp и ssh

7.2.6. Равноправный межпроцессный обмен данными

7.2.6.1. Временные файлы

7.2.6.2. Сигналы

7.2.6.3. Системные демоны и традиционные сигналы

7.2.6.4. Учебный пример: использование сигналов в программе fetchmail

7.2.6.5. Сокеты

7.2.6.5.1. Учебный пример: PostgreSQL

7.2.6.5.2. Учебный пример: Freeciv

7.2.6.6. Общая память

7.3. Проблемы и методы, которых следует избегать

7.3.1. Устаревшие IPC-методы в Unix

7.3.1.1. System V IPC

7.3.1.2. Потоки

7.3.2. Методы удаленного вызова процедур

7.3.3. Опасны ли параллельные процессы?

7.4. Разделение процессов на уровне проектирования

8 Мини-языки: поиск выразительной нотации

8.1. Классификация языков

8.2. Применение мини-языков

8.2.1. Учебный пример: sng

8.2.2. Учебный пример: регулярные выражения

8.2.3. Учебный пример: Glade

8.2.4. Учебный пример: т4

8.2.5. Учебный пример: XSLT

8.2.6. Учебный пример: инструментарий Documenter's Workbench

8.2.7. Учебный пример: синтаксис конфигурационного файла fetchmail

8.2.8. Учебный пример: awk

8.2.9. Учебный пример: PostScript

8.2.10. Учебный пример: утилиты bc и dc

8.2.11. Учебный пример: Emacs Lisp

8.2.12 Учебный пример: JavaScript

8.3. Проектирование мини-языков

8.3.1. Определение соответствующего уровня сложности

8.3.2. Расширение и встраивание языков

8.3.3. Написание специальной грамматики

8.3.4. Проблемы макросов

8.3.5. Язык или протокол прикладного уровня

9 Генерация кода: повышение уровня спецификации

9.1 Создание программ, управляемых данными

9.1.1. Учебный лример: ascii

9.1.2. Учебный пример: статистическая фильтрация спама

9.1.3. Учебный пример: программирование метаклассов в fetchmail

9.2. Генерация специального кода

9.2.1. Учебный пример: генерация кода для ascii-дисплеев

9.2.2. Учебный пример: генерация HTML-кода для табличного списка

10 Конфигурация: правильное начало

10.1. Конфигурируемые параметры

10.2. Месторасположение конфигурационной информации

10.3. Файлы конфигурации

10.3.1. Учебный пример: файл .netrc

10.3.2. Переносимость на другие операционные системы

10.4. Переменные окружения

10.4.1. Системные переменные окружения

10.4.2. Пользовательские переменные окружения

10.4.3. Когда использовать переменные окружения

10.4.4. Переносимость на другие операционные системы

10.5. Параметры командной строки

10.5.1. Параметры командной строки от -а до -z

10.5.2. Переносимость на другие операционные системы

10.6. Выбор метода

10.6.1. Учебный пример: fetchmail

10.6.2. Учебный пример: сервер XFree86

10.7. Нарушение правил

11 Интерфейсы: модели проектирования пользовательских интерфейсов в среде Unix

11.1. Применение правила наименьшей неожиданности

11.2. История проектирования интерфейсов в Unix

11.3. Оценка конструкций интерфейсов

11.4. Компромиссы между CLI- и визуальными интерфейсами

11.4.1. Учебный пример: два способа написания программы калькулятора

11.5. Прозрачность, выразительность и возможность конфигурирования

11.6. Модели проектирования интерфейсов в Unix

11.6.1. Модель фильтра

11.6.2. Модель заклинаний

11.6.3. Модель источника

11.6.4. Модель приемника

11.6.5. Модель компилятора

11.6.6. Модель редактора ed

11.6.7. Rogue-подобная модель

11.6.8. Модель "разделения ядра и интерфейса"

11.6.8.1. Пара конфигуратор/актор

11.6.8.2. Пара спулер/демон

11.6.8.3. Пара драйвер/ядро

11.6.8.4. Пара клиент/сервер

11.6.9. Модель CLI-сервера

11.6.10. Модель интерфейсов на основе языков

11.7. Применение Unix-моделей проектирования интерфейсов

11.7.1. Модель многопараметрических программ

11.8. Использование Web-браузера в качестве универсального клиента

11.9. Молчание — золото

12 Оптимизация

12.1. Отказ от оптимизации

12.2. Измерения перед оптимизацией

12.3. Размер кода

12.4. Пропускная способность и задержка

12.4.1. Пакетные операции

12.4.2. Совмещение операций

12.4.3. Кэширование результатов операций

13 Сложность: просто, как только возможно, но не проще

13.1. Сложность

13.1.1. Три источника сложности

13.1.2. Компромиссы между сложностью интерфейса и реализации

13.1.3. Необходимая, необязательная и случайная сложность

13.1.4. Диаграмма видов сложности

13.1.5. Когда простоты не достаточно

13.2. Редакторы

13.2.1. ed

13.2.2. vi

13.2.3. Sam

13.2.4. Emacs

13.2.5. Wily

13.3. Необходимый и достаточный размер редактора

13.3.1. Идентификация проблем сложности

13.3.2. Компромиссы не действуют

13.3.3. Является ли Emacs доводом против Unix-традиции?

13.4. Необходимый размер программы

Часть III Реализация

14 Языки программирования: С или не С?

14.1. Многообразие языков в Unix

14.2. Доводы против С

14.3. Интерпретируемые языки и смешанные стратегии

14.4. Сравнение языков программирования

14.4.1. С

14.4.1.1. Учебный пример: fetchmail

14.4.2. С++

14.4.2.1. С++ учебный пример: инструментарий Qt

14.4.3. Shell

14.4.3.1. Учебный пример: xmlto

14.4.3.2. Учебный пример: Sorcery Linux

14.4.4. Perl

14.4.4.1. Небольшой учебный пример по Perl: blq

14.4.4.2. Большой учебный пример по Perl: keeper

14.4.5. Tel

14.4.5.1. Учебный пример: TkMan

14.4.5.2. Moodss: большой учебный пример по Tel

14.4.6. Python

14.4.6.1. Небольшой учебный пример по Python: imgsizer

14.4.6.2. Учебный пример по Python среднего размера: fetchmailconf

14.4.6.3. Большой учебный пример Python: PIL

14.4.7. Java

14.4.7.1. Учебный пример: FreeNet

14.4.8. Emacs Lisp

14.5. Тенденции будущего

14.6. Выбор Х-инструментария

15 Инструментальные средства: тактические приемы разработчика

15.1. Операционная система, дружественная к разработчику

15.2. Выбор редактора

15.2.1. Полезные сведения о vi

15.2.2. Полезные сведения о Emacs

15.2.3. "Антирелигиозный" выбор: использование обоих редакторов

15.3. Генераторы специализированного кода

15.3.1. уасс и lex

15.3.1.1. Учебный пример: грамматика fetchmailrc

15.3.2. Учебный пример: Glade

15.4. Утилита make: автоматизация процедур

15.4.1. Базовая теория make

15.4.2. Утилита make в разработке не на C/C++

15.4.2.1. Учебный пример: использование make для преобразования файла документации

15.4.3. Правила make

15.4.4. Генерация make-файлов

15.4.4.1. makedepend

15.4.4.2. Imake

15.4.4.3. autoconf

15.4.4.4. automake

15.5. Системы контроля версий

15.5.1. Для чего используется контроль версий

15.5.2. Контроль версий вручную

15.5.3 Автоматизированный контроль версий

15.5.4. Unix-инструменты для контроля версий

15.5.4.1. Source Code Control System (SCCS)

15.5.4.2. Revision Control System (RCS)

15.5.4.3. Concurrent Version System (CVS)

15.5.4.4. Другие системы контроля версий

15.6. Отладка времени выполнения

15.7. Профилирование

15.8. Комбинирование инструментов с Emacs

15.8.1. Emacs и make

15.8.2. Emacs и отладка во время выполнения

15.8.3. Emacs и контроль версий

15.8.4. Emacs и профилирование

15.8.5. Лучше, чем IDE

16 Повторное использование кода: не изобретая колесо

16.1. История случайного новичка

16.2. Прозрачность — ключ к повторному использованию кода

16.3. От повторного использования к открытому исходному коду

16.4. Оценка проектов с открытым исходным кодом

16.5. Поиск открытого исходного кода

16.6. Вопросы использования программ с открытым исходным кодом

16.7. Вопросы лицензирования

16.7.1. Что определяется как открытый исходный код

16.7.2. Стандартные лицензии на открытый исходный код

16.7.3. Когда потребуется адвокат

Часть IV Сообщество

17 Переносимость: переносимость программ и соблюдение стандартов

17.1. Эволюция С

17.1.1. Ранняя история С

17.1.2. Стандарты С

17.2. Стандарты Unix

17.2.1. Стандарты и Unix-войны

17.2.2. Влияние новых Unix-систем

17.2.3. Стандарты Unix в мире открытого исходного кода

17.3. IETF и процесс RFC-стандартизации

17.4. Спецификации — ДНК, код — РНК

17.5. Программирование, обеспечивающее переносимость

17.5.1. Переносимость и выбор языка

17.5.1.1. Переносимость С

17.5.1.2. Переносимость С++

17.5.1.3. Переносимость shell

17.5.1.4. Переносимость Perl

17.5.1.5. Переносимость Python

17.5.1.6. Переносимость Tel

17.5.1.7. Переносимость Java

17.5.1.8. Переносимость Emacs Lisp

17.5.2. Обход системных зависимостей

17.5.3. Инструменты, обеспечивающие переносимость

17.6. Интернационализация

17.7. Переносимость, открытые стандарты и открытый исходный код

18 Документация: объяснение кода в Web-сообществе

18.1. Концепции документации

18.2. Стиль Unix

18.2.1. Склонность к большим документам

18.2.2. Культурный стиль