Читаем Искусство программирования для Unix онлайн бесплатно

Существует огромная разница между знаниями и опытом. Знания позволяют определить необходимые действия аналитическим путем, тогда как опыт делает верные действия рефлекторными, едва ли требующими осознанных размышлений вообще.

Целью книги является попытка преподнести читателям аспекты разработки программ в Unix, которые интуитивно известны экспертам данной операционной системы. Поэтому в данной книге, в отличие от большинства других книг о Unix, рассматривается меньше технических подробностей и больше вопросов коллективной культуры, как в явной, так и в скрытой ее формах, а также ее осознанные и неосознанные традиции. Данная книга не дает ответов на вопросы о том, "как сделать что-либо", она не является сборником документов how-to, скорее в ней собраны ответы на вопросы наподобие "почему это следует сделать" (why-to).

Подход why-to обладает большой практической важностью, поскольку слишком многие программы проектируются неудачно. Для большинства из них характерен большой размер, чрезвычайная сложность сопровождения и чрезмерные трудности при переносе на новые платформы или расширении, которое не было предусмотрено создавшими их программистами. Данные проблемы являются симптомами ошибочного проектирования. Авторы надеются, что эта книга позволит популяризировать некоторые относящиеся к Unix знания в области хорошего проектирования.

Книга разделена на четыре части: "Контекст", "Проектирование", "Реализация" и "Сообщество". В первой части ("Контекст") освещены философские и исторические аспекты, способствующие созданию основы и заинтересованности для восприятия последующего материала. Во второй части ("Проектирование") принципы философии Unix разворачиваются в более специфические рекомендации, касающиеся проектирования и реализации. В третьей части ("Реализация") основное внимание уделено программному обеспечению Unix. Четвертая часть ("Сообщество") касается межличностного взаимодействия и соглашений, которые делают Unix-культуру столь эффективной в своей области.

Поскольку данная книга посвящена коллективной культуре, автор с самого начала не планировал создавать ее в одиночестве. Читатели заметят, что текст включает в себя высказывания выдающихся Unix-разработчиков, основателей традиций Unix. Эти светила были приглашены прокомментировать и обсудить текст в ходе длительного процесса публичного рассмотрения книги.

Используя слово "мы", автор не пытается показаться всеведущим, а старается отразить тот факт, что в книге предпринята попытка ясного выражения опыта всего сообщества.

Поскольку данная книга нацелена на передачу культуры, она включает в себя гораздо больше исторических фактов, фольклора и замечаний, чем обычная техническая книга. Наслаждайтесь: все это также является частью обучения Unix-программиста. Ни одна из исторических подробностей не является жизненно важной, но в совокупности все они существенны. Авторы полагают, что это делает книгу более интересной. Гораздо важнее понимание того, откуда произошла операционная система Unix и как она встала на путь своего развития. Это поможет развить интуитивное чувство Unix-стиля.

По той же причине авторы отказались от написания книги таким образом, как если бы история была завершенной. Читатели найдут большое количество ссылок относительно времени написания книги. Эти ссылки призваны обратить внимание читателя на то, что соответствующие факты могли устареть и должны быть перепроверены.

Кроме того, настоящая книга не является ни сборником уроков по языку С, ни руководством по командам и API-функциям операционной системы Unix. Она также не является справочником по программам sed или yacc, языкам Perl или Python, букварем для сетевого программиста или исчерпывающим описанием секретов системы X. Это не экскурс во внутреннее устройство или структуру операционной системы Unix. Указанные вопросы лучше рассмотрены в других книгах, и в тексте данной книги в соответствующих случаях имеются ссылки на них.

За пределами всех специфических технических вопросов Unix-культура обладает неписаной традицией, которая развивалась на протяжении миллионов человеко-лет[1] инженерной практики. Данная книга написана с верой в то, что понимание этой традиции и включение в свой инструментарий ее моделей поможет читателям стать лучшими программистами и проектировщиками.

Культура создается людьми, и традиционный путь изучения Unix-культуры состоит в постепенном ее восприятии через фольклор от членов сообщества. Эта книга не заменит передачи культуры в личном общении, но она способна ускорить этот процесс, позволяя изучить опыт других.

Книга рекомендуется для опытных Unix-программистов, которые обучают начинающих разработчиков либо спорят с приверженцами других операционных систем и находят трудным ясное изложение преимуществ Unix-подхода.

Книгу стоит прочесть программистам на С, С++ или Java, имеющим опыт работы в других операционных системах и планирующим начать Unix-проект.

Книгу также следует прочесть пользователям Unix, как новичкам, так и пользователям со средним уровнем квалификации, но имеющим небольшой опыт разработки и желающим изучить методики проектирования эффективного программного обеспечения в этой операционной системе.

Материал книги также рекомендуется изучить тем, кто, не являясь Unix-программистом, осознает ценность Unix-традиций. Авторы верят в правоту этой точки зрения; Unix-философию можно использовать в других операционных системах. Поэтому в данной книге этим другим системам (в особенности системам, разработанным корпорацией Microsoft) уделено больше внимания, чем обычно в книгах по Unix. Если инструментарий и учебные примеры применимы к таким системам, в тексте имеются соответствующие замечания.

Данная книга рекомендуется для изучения разработчикам прикладных программ, рассматривающим платформы или методы реализации для крупного общецелевого или вертикального приложения. Таким специалистам книга поможет понять преимущества Unix в качестве платформы для разработки, а также Unix-традиций применительно к открытым исходным кодам как методу разработки.

В то же время читателям не стоит искать здесь подробности программирования на языке С или использования API-интерфейса ядра Unix. По этим темам имеется множество хороших книг, в частности: "Advanced Programming in the Unix Environment" [81] — классический труд по изучению Unix API, а также книга "The Practice of Programming" [40], которая входит в перечень рекомендованной литературы для всех программистов на языке С (а в действительности рекомендуется всем программистам на всех языках).

Данная книга одновременно является практической и философской. Некоторые ее части являются афористичными и общими, в других изучаются специфические примеры Unix-разработок. Рассмотрение общих принципов и афоризмов предваряется или завершается иллюстрирующими их примерами. Примеры взяты не из учебных программ, а из реально действующего кода, который используется ежедневно.

Авторы преднамеренно избегали наполнения книги длинными листингами или примерами файлов спецификаций, даже если во многих случаях это облегчало написание (а в некоторых, возможно, и чтение). В большинстве книг по программированию дано чрезмерное количество низкоуровневых деталей и примеров. Вместе с тем в них наблюдается недостаток высокоуровневого объяснения того, что в действительности происходит. Авторы данной книги предпочитают "заблуждаться в противоположном направлении".

Таким образом, несмотря на то, что читателям часто предлагается рассмотреть код или файлы спецификации, фактически в книгу включено сравнительно небольшое число таких примеров. Вместо них указаны ссылки на примеры, представленные на Web-ресурсах.

Усвоение данных примеров поможет превратить изученные принципы в полуинстинктивные практические знания. В идеальном случае данную книгу следует читать рядом с консолью работающей Unix-системы, имеющей удобный Web-браузер. Подойдет любая Unix-система, но уже установленные и немедленно доступные для изучения учебных примеров программы, вероятнее всего, будут находиться на какой-либо Linux-системе. Указатели в данной книге побуждают просматривать соответствующие страницы и экспериментировать.

Следует заметить: несмотря на все усилия, направленные на включение URL-адресов, которые должны оставаться стабильными и доступными, авторы не могут гарантировать их постоянную доступность. Если выяснится, что какая-либо процитированная ссылка устарела, рекомендуется, учитывая общий смысл, воспользоваться поиском словосочетаний в привычной поисковой машине в Web. Там, где это возможно, рядом с URL-адресами предложены способы поиска информации.

Большинство аббревиатур, использованных в данной книге, расшифровываются при первом использовании. Для удобства в приложении также приводится глоссарий.

Ссылки на дополнительную литературу обычно выполняются по номеру книги в списке (см. приложение В). Также даны нумерованные сноски на URL-адреса, которые могут затруднять чтение или предположительно являются ненадежными. Это же относится к примечаниям, историческим фактам и шуткам.

Для того чтобы сделать данную книгу более доступной для технически менее подготовленных читателей, она была предложена непрограммистам для прочтения и определения терминов, которые кажутся непонятными и одновременно необходимы для последовательного изложения. Также использовались сноски для определений элементарных понятий, которые вряд ли понадобятся опытным программистам.

Конечно, тематика данной книги уже рассматривалась в некоторых периодических изданиях и нескольких книгах, написанных первыми разработчиками операционной системы Unix. Среди них выделяется и по праву считается классической книга "The Unix Programming Environment" [39] Кернигана (Kernighan) и Пайка (Pike). Однако в ней не рассматривается Internet и World Wide Web или новая волна интерпретируемых языков программирования, таких как Perl, Tcl и Python.

Работая над этой книгой, авторы внимательно изучали работу "The Unix Philosophy" [26] Майка Ганкарза (Mike Gancarz). Данная книга является выдающейся в своем роде, однако Ганкарз не пытается раскрыть полный спектр тем, которые следовало бы рассмотреть. Тем не менее, авторы выражают благодарность ее создателю за напоминание о том, что простейшие модели проектирования в Unix являются наиболее устойчивыми и удачными.

Книга "The Pragmatic Programmer" [37] отражает остроумную дискуссию о хорошей практике проектирования, которая относится к несколько другому, по сравнению с данной книгой, уровню искусства проектирования программ (в ней более подробно рассматриваются вопросы кодирования и меньше проблемы более высокого уровня). Философия ее автора базируется на опыте работы с Unix, а книга представляется отличным дополнением к данному изданию.

В книге "The Practice of Programming" [40] рассматривается несколько тех же положений, что и в книге "The Pragmatic Programmer", но в аспекте Unix-традиции.

Наконец, авторы рекомендуют "Zen Flesh, Zen Bones" [68], важную коллекцию основных источников Дзэн-буддиста. Ссылки на Дзэн включены в данную книгу, поскольку Дзэн предоставляет словарный запас для обозначения некоторых идей, которые оказываются весьма важными при проектировании программного обеспечения, но очень трудны для запоминания.

Термин "UNIX" технически и юридически является торговой маркой организации "The Open Group", и формально он должен использоваться только относительно сертифицированных операционных систем, прошедших сложные тесты на соответствие стандартам "The Open Group". В данной книге термин "Unix" используется в более свободном, широко распространенном среди программистов смысле. Здесь термин "Unix" применяется для обозначения любой операционной системы (имеющей формальное название Unix или нет), которая либо происходит из кода, унаследованного от системы Unix компании Bell Labs, либо "написана в строгом приближении к потомкам этой системы". В частности, Linux (из которой взято большинство примеров книги), согласно данному определению, является Unix-системой.

В настоящей книге используются соглашения справочной системы Unix (manual page) для выделения средств Unix с последующим указанием в скобках номера раздела справочной системы. Обычно это делается при первом упоминании команды, если требуется показать, что она принадлежит Unix. Например, запись "munger(1)" следует читать как "программа munger, описанная в разделе 1 (пользовательские средства) справочной системы Unix, в случае если она присутствует в данной системе". Раздел 2 содержит справочные сведения о системных вызовах С, раздел 3 — о вызовах библиотеки С, раздел 5 посвящен форматам файлов и протоколам, в разделе 8 описаны средства системного администрирования. Другие разделы отличаются в зависимости от принадлежности к различным Unix-системам, но они не цитируются в данной книге. Для получения более подробных сведений следует в приглашении командной строки Unix ввести команду man 1 man (в более давних системах ветви System V Unix может потребоваться команда man -si man).

Иногда в тексте упоминается какое-либо приложение Unix (такое как Emacs), название которого приводится без указания номера раздела справочной системы и начинается с прописной буквы. Таким образом указывается название, которое фактически представляет широко распространенное семейство Unix-программ с одинаковыми функциями, и в тексте описываются общие свойства всех программ данного семейства. Например, семейство Emacs включает в себя программу xemacs.