Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста - Сейбел Питер

Сейбел: Вы бы назвали себя ученым, инженером, художником, ремесленником или кем-то еще?

Козелл: Скорее, я что-то среднее. Не считаю себя ученым, так как не считаю свою работу научной. Правильным ответом будет сочетание художника и ремесленника. То, как я программирую, — это комбинация искусства и ремесла.

Сейбел: Начнем с инженерной составляющей. Многие, как Уотте Хамфри и сотрудники Института программной инженерии (SEI), считают, что программирование нужно преподавать как техническую дисциплину, вроде строительства мостов. Человека можно научить строить мосты, рассчитывать, сколько времени на это потребуется, и их мосты, как правило, не рушатся.

Козелл: Именно так. Хорошая аналогия, хотя и не безупречная. На самом деле, парень, который проектирует мост, так чтобы он не обрушился, сам не проверяет стальные канаты на прочность, не замешивает бетон и не делает много другой грязной работы.

Но в определенном смысле программирование действительно является инженерной дисциплиной. Ты должен знать, что делаешь. Трезво оценивать свои возможности. На своем уровне я должен был уметь охватить взглядом все детали, чтобы собрать их воедино. Должен был интуитивно понимать, что будет работать быстро, а что медленно; что будет легко сделать, а что — нет. И в результате, подобно инженеру, подготовить проект.

Художественная составляющая заключается в том, что программа должна быть элегантной. В нашем деле это важно, так как искусностью написания программы определяется ее долговечность. Часть того, что я называю художественным программированием, — это искусство написать программу так, чтобы твои последователи могли легко изменять ее, не разрушая. Это не имеет ничего общего с функциональностью, но тем не менее определяет будущую жизнь программы.

Сейбел: Итак, для вас красота кода тесно связана с тем, что люди будут его изменять.

Козелл: Одна или две моих программы были эдакими «черными ящиками», от которых требовалось только одно — работать, пока компьютер включен. Но остальные представляли собой код, с которым поколения программистов могли потом возиться, не выбрасывая на помойку. Когда я говорю об искусстве и красоте, это значит вот что: приступая к написанию программы, вы имеете большую свободу действий. Как вы организуете ее функции, как расположите их, где добавите комментарии, как назовете переменные, будут ли одинаковыми вызывающие последовательности.

То есть вам приходится смотреть на программу глазами другого программиста, который будет работать с ней сколько-то лет спустя. Какова структура программы? Что она делает? Как она это делает? И почему? Работа художника — это когда тот, следующий парень читает программу и понимает, что вот эта подпрограмма предназначена для того-то. Когда он понимает, что лучше не выбросить вашу программу, а поработать с ней еще, оставив структуру как есть.

Сейбел: А как быть с противоречием между ясностью и эффективностью? Подчас простой, легко читаемый код не является самым быстрым.

Козелл: Программисты — худшие оптимизаторы в мире. Они всегда оптимизируют то, что им интересно оптимизировать, и почти никогда то, что действительно в этом нуждается. В результате получаются островки бесполезно сложного кода. Я всегда говорю тем, кто работает со мной: «Программируй так легко, прозрачно и просто для понимания, как можешь. Будь проще. Со скоростью разберемся потом, если понадобится. Если ты все сделаешь правильно, внести доработки будет несложно».

Когда-то давным-давно в исходном коде одной из версий Emacs была страница с большим черепом и скрещенными костями в комментариях, где говорилось примерно следующее: «Здесь очень запутанный код». То был кусок в самой глубине поискового кода, или чего-то такого, и он был заоптимизирован до смерти. Исключительно сложный для понимания код. Как черный ящик с надписью «Не влезай, если не уверен».

Но если поглядеть на программы, которые мы пишем сегодня, через призму моего опыта, они гораздо больше, уродливее и к тому же медленнее. И это нормально. Сейчас подобные вещи уже не имеют значения. Ребята, которые делают сегодня программы для сведения видео или для компьютерной анимации, просто не могут позволить себе такую роскошь. Для этого требуется много очень аккуратного программирования. Я уже не могу делать такие вещи. Но когда-то это было мне по силам. И я понимаю нынешних программистов. Большая часть программирования сегодня — рутина.

В одном колледже курс программирования длился два семестра, с сентября по май, и уже в самом начале студент должен был составить довольно трудную программу. Но он не подозревал, что в апреле ему придется делать это снова, причем на этот раз к его работе будут предъявлены гораздо более жесткие требования. Идея была в том, чтобы студент понял, насколько трудно вспомнить вещи, о которых полгода назад думал, что хорошо их понимаешь.

Сейбел: То есть все, что ты когда-то лихорадочно делал в последнюю ночь, возвращается к тебе во всей красе.

Козелл: Совершенно верно. По-моему, прекрасная схема. Отлично готовит к трудностям реальной жизни.

Сейбел: Беседуя с Кеном Томпсоном, я спросил его, есть ли у языка Си врожденные пороки, которые привели к проблемам с безопасностью. И он сказал, что на самом деле все было в порядке. Преподавая компьютерную безопасность, как вы прокомментируете это?

Козелл: Не хотел бы скрещивать с ним шпаги, но в своем курсе говорю, что самые большие проблемы с безопасностью у современных компьютеров бывают как раз из-за Си. Он был создан как язык системного программирования и оказался таким удачным, что его стали использовали во всех важных проектах. Мы пишем на нем операционные системы и системы реального времени.

Я помню, какие войны кипели в эпоху Паскаля. Говорилось, что компьютер должен сам помогать тебе; что Си слишком опасен как язык программирования. Помнится, эту позицию отстаивали два авторитета — Вирт и Дейкстра. По другую сторону баррикад находились все известные мне системные программисты, включая меня самого. Я писал все на Си. Этот язык, можно сказать, смел тогда всех конкурентов.

Правительство пыталось поддержать Аду, заключая контракты только на написание программ на Аде. Си пробил и эту стену. Он был просто великолепен. Но и сегодня я не перестаю удивляться тому, что в Си невозможно написать сколько-нибудь сложную программу, не столкнувшись при этом с проблемой безопасности. Этот язык требует от программиста много возни: необходимо каждый раз при копировании информации в буфер тщательно проверять, не выйдет ли она за его пределы; следить, чтобы ни в коем случае не стереть информацию из памяти не вовремя, чтобы указатель где-то в программе не стал неактуальным; следить за тем, чтобы не сохранить что-то, имеющее неправильный размер и способное затереть следующую переменную; эти проблемы нелегко бывает выявить впоследствии.

Но когда-то это было просто спасение для системных программистов. От мысли о том, что мы могли бы писать системы на ассемблере, а приложения — на Паскале, у меня мурашки по спине бегут. Не думаю, что это было бы правильно. Но имея опыт написания как систем, так и приложений на Си, должен сказать, что этот язык не оправдал наших ожиданий. Работать в нем оказалось слишком сложно.

Пример тому — ошибки в программах с прерываниями. Вы можете сказать, что в написании программ с прерываниями ничего сложного. И это действительно так. Нужно всего лишь немного понимания и немного старания. Но я знаю случаи, когда по-настоящему хорошие программисты, обладающие и тем, и другим, делали ошибки в своих программах. Таким, как я, приходилось исправлять эти ошибки, и в конце концов я написал язык в стиле Никлауса Вирта, не дающий программистам ошибиться при работе с прерываниями.

Для системы IMP я написал сложный набор ассемблерных макросов, позволявших объявлять, что делаешь. Дойдя до прерывания, пишешь объявление вроде: «Я обрабатываю данные из модема» или «Я в высокоприоритетном или низкоприоритетном таймере». И когда программа ассемблируется, для каждой инструкции проставляется метка и на каком уровне прерывания она выполняется, а затем запускается постпроцессор, написанный мною, кажется, на макросах ТЕСО, и проверяет, нет ли проблем с разделением времени. Если он обнаруживает переменную, доступ к которой осуществляется из двух разных уровней, то пишет: «Обнаружен конфликт прерываний». И ошибка с разделением времени сама собой исправляется. Программист быстро привыкает к тому, что если он пишет правильные объявления, система сама удерживает его от ошибок. Я специально ездил в Венгрию, чтобы показать, как не разбирающиеся в проблемах разделения времени программисты могут с помощью этого метода писать соответствующие программы на хорошем уровне.