Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста - Сейбел Питер

Сейбел: Как размышления над типом данных соотносятся с кодированием? Набросав типы, вы можете приниматься за код? Или, наоборот, написание кода помогает в понимании типов?

Пейтон-Джонс: Скорее последнее. Я сразу начинаю писать сигнатуры типов в файл. Даже скорее я начинаю писать код, работающий со значениями этих типов. Потом возвращаюсь к типам и изменяю их. Этот процесс не делится четко на два этапа, когда определил типы и садишься за код.

Пожалуй, в этом смысле мне не хватает дисциплины, так как я ни разу не работал в большой команде. Работая в одиночку, можно позволить себе делать вещи в расчете на то, что они помещаются в твоей голове, что, возможно, не получится в большой команде.

Сейбел: Вы говорили о том, что при последней перетряске кодов в GHC его компоненты стали намного более универсальными. GHC — большая программа, которая эволюционировала со временем, так что вы смогли воспользоваться универсальностью, но и заплатили за ее избыток. Что вы узнали о том, как балансировать между избытком и недостатком универсальности?

Пейтон-Джонс: Я предпочитаю вообще не писать чего-то очень универсального. Стараюсь сделать свои программы как можно более красивыми, но не обязательно универсальными. Это разные вещи. Я стараюсь, чтобы код выполнял свою задачу максимально ясным и четким способом. И лишь когда обнаруживаю, что уже писал этот код, то спохватываюсь: зачем делать это снова, достаточно сделать это в одном месте, добавив аргументы, чтобы параметризовать несовпадающие участки.

Сейбел: Какие среды и инструменты вы сейчас используете?

Пейтон-Джонс: О, ужасно примитивные. Работаю в Emacs, компилирую при помощи GHC. Вот и все. Есть профилирующие инструменты, поставляемые с нашим компилятором; люди часто пользуются ими, чтобы профилировать программы на Haskell. Мы применяем их для профилирования самого компилятора. GHC производит много промежуточной выходной информации, и мне видно, что там происходит.

Отладка для меня часто связана с тем, что компилятор порождает плохой код, и я изучаю состояние его внутренностей. Или вот: взять небольшую исходную программу, скомпилировать до такого-то места, посмотреть — вот что такое для меня отладка. Я редко прохожу программу пошагово, чаще всего гляжу на значения разных частей скомпилированного кода.

Я даже нечасто пользуюсь всеми хитростями Emacs, хотя некоторые любят этим заниматься. Также масса народу пользуется интегрированными средами разработки — Visual Studio, Eclipse. Мне кажется, неприятие языков функционального программирования отчасти связано с тем, что мы не выпустили свою интегрированную среду разработки. Опять проблема курицы и яйца. Сейчас напирают на курицу — идет всплеск интереса к функциональному программированию. Надеюсь, что и за яйцо тоже возьмутся. Интегрированная среда для Haskell потребует серьезной разработки. Даже при таких оболочках, как Visual Studio или Eclipse, предстоит большая работа над красивым плагином, который бы делал все как надо.

Сейбел: В GHC есть цикл REPL, GHCI. Вы предпочитаете работать с Haskell интерактивно?

Пейтон-Джонс: Ну, сам я сейчас в основном редактирую и компилирую. Но другие просто живут в GHCI.

Сейбел: Когда дело доходит до тестирования, у функциональных языков есть один плюс: если требуется протестировать небольшую функцию, сидящую в глубине программы, надо просто выяснить, что она принимает на входе.

Пейтон-Джонс: Думаю, если входные данные достаточно просты, проблем с моей программой быть не должно. Проблемы возникают, когда GHC пытается скомпилировать какую-нибудь непомерную входную программу и получает неверный ответ.

Тестирование необычайно важно для создания свойств. Очень полезна QuickCheck — библиотека Haskell, генерирующая случайные тесты для функции в зависимости от ее типа. И я старался понять, почему использую QuickCheck — очень приятный инструмент — меньше, чем мог бы. Видимо, потому, что меня беспокоят ситуации, когда трудно сгенерировать тестовые данные. Так или иначе, куча народу создает программы, от которых GHC просто воротит. Для этого у GHC и есть свой багтрекер.

Я обычно начинаю с чего-нибудь, что работает не так. Возможно, компилятор зависнет в каком-то месте, или откажется выполнять программу, которую должен выполнять, или станет генерировать неоптимальный код. Если он просто генерирует плохой код, я гляжу на него на разных стадиях компиляции и соображаю: «Здесь все в порядке, здесь тоже, а здесь нет — в чем дело?»

Сейбел: Как именно вы это делаете?

Пейтон-Джонс: В GHC есть флажки, которые позволяют выводить что-либо на печать.

Сейбел: Встроенные операторы печати для отладки?

Пейтон-Джонс: Да. Плюс к тому структура такая же, как у большинства компиляторов: на верхнем уровне есть конвейерная структура преобразований. Если что-то не так внутри какого-то из шагов, задача усложняется. Но я предпочитаю несложные методы отладки. Покажите мне программу до и после данного шага. Ага, я вижу, в чем ошибка! Если же не вижу, то могу использовать какой-нибудь из небезопасных операторов printf, чтобы понять, что происходит.

Есть разные отладчики для Haskell. Один из них, и просто отличный, написал в этом году студент летней школы, Пепе Иборра: это интерактивный отладчик, который теперь поставляется вместе с GHC. Я, правда, его мало использовал — он появился недавно, и, кроме того, не очень понятно, как пошагово проходить функциональную программу.

Были любопытные исследования насчет отладки функциональных программ. Жаль, что у нас нет простого и очевидного решения, но зато это интересная исследовательская проблема.

Я все это говорю, чтобы показать, что использую крайне примитивные техники отладки, например через небезопасные операторы printf. Тут нечем гордиться. Но долгое время ничего больше не было — по крайней мере, если брать GHC. Я выработал способы, которые делают для меня этот путь самым коротким.

Сейбел: Это как всегда. Зачем создавать новые отладчики, если люди довольствуются операторами печати?

Пейтон-Джонс: Это скорее культурное явление. Если перейти на отладчики платформы .NET, на которые потрачены десятки и сотни тысяч человекочасов, думаю, результат будет качественно иным. Вероятно, для хорошей работы отладчики требуют еще больше циклов разработки. Но зато в итоге получается образцово полезная вещь.

Возможно, вы разговаривали в основном с людьми академического склада и с теми, кто в силу возраста не привык к сложным отладчикам. Я бы не стал делать никаких общих выводов. И, конечно, не хочу принизить значение качественных отладчиков — особенно для сложных систем с множеством программных слоев. GHC очень прост сравнительно со средой .NET, где есть слои DOM и UML, и не знаю, что еще. Теперь вокруг столько примочек, что программная поддержка становится действительно важной.

Сейбел: Еще один способ создавать правильные программы — формальные доказательства. Что вы думаете об их полезности?

Пейтон-Джонс: Представьте, что ваша цель — иметь для всего автоматическую проверку правильности. Что это будет означать? Проверка по сравнению с чем? По сравнению с некоей спецификацией. Что за спецификация? Она должна описывать все, что делает программа, иначе проверка невозможна. Итак, должна быть формальная спецификация для каждого действия программы. Как написать такую спецификацию? Допустим, вы пользуетесь функциональным языком. Тогда, может быть, ваша спецификация — это и есть ваша программа?

Я тут немного хитрю, ведь в спецификации вы можете сказать то, чего не скажете в программе. Например, «результатом функции является такое у, что при возведении в квадрат дает х*. Это хорошая спецификация для функции квадратного уравнения, но ее особенно не выполнишь. Но все равно, думаю, при попытке написать спецификацию на все действия программы она выходит чрезмерно сложной, и вы больше не уверены, что в ней сказаны все нужные вам вещи.