Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста - Сейбел Питер

Сейбел: В старших классах вы много времени проводили в MIT, после чего поступили в колледж в Беркли. Вы хотели сбежать с восточного побережья?

Дойч: Что-то вроде того. Я решил, что мне будет полезно уехать куда-нибудь подальше от своих родителей. Серьезно я рассматривал три места: университеты в Рочестере, Чикаго и Беркли. Думать тут особенно было нечего: лишь в одном из этих трех городов сносная погода. Именно так я оказался в Беркли. И это событие было одним из лучших в моей жизни.

Я учился в Беркли и нашел там — достаточно быстро — проект Genie, и продолжал заниматься им до тех пор, пока... Сначала был проект Genie, затем Berkeley Computer Corporation, потом Xerox.

Сейбел: Судя по всему, именно в Беркли вы стали работать над гораздо более крупными проектами, чем разработка Лиспа на PDP-1.

Дойч: О, да. В рамках проекта Genie я работал над гораздо более крупными проектами. Для начала я написал ядро операционной системы, практически целиком. А это больше 10 000 строк.

Сейбел: Каким образом это изменение масштаба работы повлияло на процесс написания кода?

Дойч: Пытаюсь вспомнить, из чего состояло ядро. Это была достаточно небольшая программа, поэтому я мог воспринимать ее как единое целое. Очевидно, там были некие функциональные части. Помню, что у меня было ясное представление того, какие разделы программы и ключевые структуры данных могли вступать во взаимодействие друг с другом. Но на самом-то деле, черт возьми, этих самых структур данных было не так уж много. Была таблица процессов, были таблицы готовности. Были буферы ввода/вывода и было что-то, что отвечало за отслеживание виртуальной памяти. Кроме того, была таблица открытых файлов — для каждого процесса. Но описания всех системных структур данных, видимо, можно было бы уместить — в терминах структур языка Си — на двух страницах. Поэтому, как вы понимаете, это была не очень сложная система.

Сейбел: Какой была самая большая программа, над созданием которой вы работали, и чье устройство вы помните?

Дойч: Я был основным вдохновителем трех крупных систем. В Ghostscript — не считая драйверов устройств, большинство из которых написал не я, — мною было написано порядка 50-100 тысяч строк на Си.

Что касается ParcPlace, виртуальной машины Smalltalk, то в этом проекте я работал лишь над JIT-компилятором, составлявшим лишь 20% от всего проекта. Количество написанных мною строк исчисляется четырехзначными числами, где-то 3000-5000.

Что касается реализации Interlisp — той ее части, к которой я имел отношение, — то я написал около пары тысяч строк микрокода, и возможно — сейчас я могу только гадать, — еще около 5000 строк на Лиспе. Получается, что Ghostscript — самая большая система, над которой я когда-либо работал.

Сейбел: И не считая драйверов устройств, написанных другими, вы создали его практически в одиночку.

Дойч: До конца 1999 года я написал код практически целиком — до единой строки. Сначала я принял несколько архитектурных решений, первым из которых стало решение полностью развести языковой интерпретатор и графику.

Сейбел: Язык, о котором идет речь, — Postscript?

Дойч: Именно он. То есть интерпретатор языка ничего не знал о структурах данных, которые использовались для создания графики. Они обращались к графической библиотеке, у которой был API.

Второе решение, которое я принял, заключалось в структуризации графической библиотеки с помощью интерфейса драйвера. Таким образом, графическая библиотека знала все про пикселы, про визуализацию кривых и текста, но ничего не понимала в том, каким образом пикселы были закодированы для данного конкретного устройства и каким образом они на него передавались.

Третье решение заключалось в том, что драйверы должны выполнять основные графические команды, которые вначале сводились к draw-pixmap и fill-rectangle.

То есть библиотека визуализации передавала прямоугольники и массивы пикселов драйверу. А драйвер мог либо составить полностраничное изображение, если хотел, либо мог передать их напрямую в Xlib, GDI и так далее. Я принял эти три глобальных архитектурных решения — и это были верные решения. В этом, по большому счету, и состоял процесс создания этой системы. Мне кажется, что я придерживался следующего принципа: если есть что-то, функционирующее во множестве областей, и эти области по сути не склонны к взаимодействию друг с другом, то в этом случае лучше всего установить достаточно мощные программные ограничения.

То есть интерпретация языка и графика по сути не очень-то пересекаются и не взаимодействуют друг с другом. Процессы визуализации графики и представления пиксельных изображений взаимодействуют больше, но мне показалось хорошей идеей установить там еще и границу абстрактности.

На самом деле, интерпретатор Postscript первого уровня я написал без графики — лишь после я написал первую строку кода графики. Откройте руководство и просто пройдитесь по всем операторам, никак не связанным с графикой, — я реализовал их все до того, как начал разрабатывать графику. Мне нужно было разработать токенайзер; мне нужно было определиться с представлением всех типов данных Postscript и всего того, что, согласно руководству, интерпретатор должен делать. Мне нужно было вернуться и переделать многие из них, когда мы добрались до разработки Postscript второго уровня, в котором была функция сборки мусора. Но именно с этого я начинал.

После чего я стал разрабатывать структуры данных для интерпретатора, просто опираясь на свой опыт работы с языковыми интерпретаторами. Между моментом начала и моментом, когда я мог набрать 3 4 add equals и получить на выходе 7, прошло около трех недель. Это было очень легкой работой. Кстати говоря, среда, в которой я работал, — MS-DOS. MS-DOS с упрощенным Emacs и чьим-то компилятором Си — не помню точно, чьим.

Сейбел: Подобную работу вам приходилось много раз выполнять до этого: реализовывать интерпретатор для языка. Вы просто сели и начали писать код на Си? Или предварительно набросали в блокноте схемы структур данных?

Дойч: Эта задача казалась мне достаточно простой, поэтому я не заморачивался со схемами. Насколько сейчас помню, сначала я внимательно изучил руководство Postscript. Затем, возможно, сделал несколько заметок в блокноте, но, скорее всего, просто начал писать заголовочные файлы в Си. Поскольку, как я уже говорил, мне нравится начинать разработку программы с данных.

Затем мне пришла идея, что, наверное, должен быть файл с главным циклом интерпретатора. Каким-то образом должна была происходить инициализация. Нужен был токенайзер. Нужен был менеджер памяти. Нужно было как-то управлять представлением файлов в Postscript. Нужно было реализовать отдельные операторы Postscript. Поэтому я разделил все это на несколько файлов, можно сказать, функционально.

Когда я озаботился проблемой получения авторских прав на код Ghostscript, мне пришлось отправить полный листинг самой первой его реализации. На тот момент уже прошло около десяти лет — мне было интересно взглянуть на первые варианты кода, структуры и названий для разных вещей. Примечательно также то, что около 70-80% структуры и принципов наименования остались теми же — спустя десять лет и после двух серьезных переработок языка Postscript.

По большому счету, этим я и занимался — в первую очередь структурами данных. Предварительным разделением на модули. Я до сих пор убежден, что если сделать правильно структуры данных и их инварианты, то большая часть кода напишется сама собой.

Сейбел: То есть говоря о написании заголовочного файла, вы имеете в виду создание сигнатуры функций или структур — или и то, и другое?

Дойч: Речь идет о структурах. Это был 1988 год, еще не было ANSI С и не было сигнатур функций. Как только компиляторы ANSI С стали более или менее нормой, я потратил два месяца, прошелся по всей программе и сделал сигнатуры для каждой функции в Ghostscript.