Каузальность
Глупцы бывают двух родов. Из уст первых мы
слышим:
"Эта вещь старая, следовательно, качественная".
Вторые утверждают: "Эта вещь новая,
следовательно, лучшая".
Дж. Бруннер
Известно, что не бывает чего-либо из ничего, и реакция возникает только на
акцию. Реакция У. Брайта (W. Bright) — проект сверхвысокоуровневого языка программирования
D — является своеобразным ответом на фактическую неудовлетворенность
пресловутым дуэтом C/C++. За плечами у трансляционных дел мастера Брайта —
непосредственное участие в разработке таких программных продуктов, как: Northwest
Software C, Data-light C, Zorland C, Zortech C++ (между прочим, один из первых
"родных" компиляторов с C++), Symantec C++ и Digital Mars C++; компилятор
с ABEL (Ad-vanced Boolean Expression Language, предназначенный, как и более
известный VHDL, для формального описания логических схем при проектировании
электронных систем); компилятор/интерпретатор DMDScript (реализация стандарта
ECMA 262, на основе которого также созданы JavaScript и JScript); Java-компилятор
Visual Cafe. Поэтому, уж если такого ранга специалист чем-то недоволен, значит,
действительно что-то не так. Впрочем, недостатки языков C и C++ давно уже стали
притчей во языцех, поэтому мы остановимся на них совсем кратко.
Прежде всего (касательно C) нужно учитывать смену приоритетов: специализация
уступила место универсальности. В отличие от ранних семидесятых, когда требования
в гибком языке системного программирования были сполна удовлетворены C, сегодня
наблюдается острая потребность в языке общего назначения, а для этой роли возможностей
"портабельного ассемблера", увы, недостаточно.
| |
| Интегрированная среда разработки DIDE выглядит вполне современно и профессионально |
С++, естественно, унаследовал большинство недостатков C. Имманентная совместимость
с "родителем" привела к сохранению немалой доли ненадежных составляющих.
Ситуация дополнительно усугубляется из-за традиционно отмечаемой избыточности
и сложности. Чтобы окончательно понять, о чем идет речь, рекомендуем приобрести
какое-либо серьезное современное руководство по C++ плюс к нему — стандарт
на C++ (порядка 750 страниц) и, наконец, попытаться выбрать из множества доступных
компиляторов тот, который наиболее полно отвечает этому стандарту.
Еще один из часто выделяемых недостатков — сильная библиотечная зависимость.
Ведь действительно странно, что мощнейший язык высокого уровня не позволяет
напрямую выполнять элементарные операции со строками, массивами, комплексными
числами. Все эти механизмы обеспечиваются библиотеками, хотя должны входить
в состав полноценного языка общего назначения.
Здесь у неискушенного читателя наверняка возникнет резонный вопрос: раз эти
проблемы известны не первый год, то, скорее всего, их уже пытались решить? Зачем
в очередной раз изобретать велосипед, если существуют, скажем, Java и C#? А
ответ состоит в различных предназначениях этих языков и D. Так, если целью Sun
Microsystems было создание единого языка для разных прикладных областей (в том
числе и для программирования бытовых электронных устройств от микроволновых
печей до мобильных телефонов), то D был задуман как средство не только прикладного,
но и системного (низкоуровневого) программирования. В связи с этим у данных
языков больше отличий, чем сходств. Вот некоторые из них: Java абсолютно ориентирован
на объекты, D лишь поддерживает парадигму ОО; Java не блещет низкоуровневыми
возможностями, у D их предостаточно; Java присуща чрезмерная сложность — бич
современных средств программирования, D обладает умеренной сложностью.
Что касается C#, то одна из основных целей корпорации Microsoft заключалась
в создании собственной альтернативы Java, необходимость в чем возникла после
ряда разбирательств с Sun Microsystems. Если Java по Б. Гейтсу — "просто
еще один язык программирования", то C# противопоставляется именно этому
"еще одному языку", но никак не C/C++.
Таким образом, ни Java, ни C# по своей сути не могут претендовать на лавры преемника
C/C++. Посему предмет нашего обсуждения — отнюдь не очередной велосипед, а,
так сказать, иное средство передвижения, в котором сегодня ощущается насущная
потребность и который не только заслуживает внимания, но и вполне может оказаться
тем самым преемником.
Сущность D
Только тот, кто думает над вопросами,
которые перед ним ставит сама жизнь,
добьется успеха и принесет пользу делу.
А. Крылов
Поскольку в рамках журнальной статьи невозможно даже поверхностно осветить
все особенности нового языка программирования, мы кратко остановимся лишь на
наиболее характерных.
Упрощенный, компактный и выразительный синтаксис. Чтобы облегчить изучение
языка и перенос кода на С/С++, в D сохранена большая часть синтаксических конструкций
предшественников. Невооруженным глазом заметны как неизменная нотация объявлений
функций и блоков инструкций, так и схожесть форм выражений и операторов.
Бинарная совместимость с языком С. В частности, обеспечиваются использование
всех типов данных C как собственных (кстати сказать, не всякий компилятор с
C имеет поддержку всех типов стандарта C99); передача/прием значений любого
типа; вызов любых функций, в том числе из библиотек C (благодаря чему программы
на D могут непосредственно обращаться к API операционных систем). И все это
без каких бы то ни было промежуточных слоев совместимости или раздельно компилируемых
DLL. Соответственно, унаследованный код на C не требует конвертации, а попросту
компонуется с новыми модулями, реализованными на D. Поскольку интерфейс с C++
не предусмотрен, C также играет роль своеобразного шлюза между D и C++.
"Классическая" компиляция. Вот уж действительно, все возвращается
на круги своя. Одна из отличительных особенностей нынешней реализации D состоит
в четком размежевании этапов процесса трансляции — лексического, синтаксического
и семантического анализа. Это обещает ряд преимуществ, в первую очередь для
разработчиков различных инстру-менталь-ных средств — трансляторов, анализаторов
и т. п.
Качественно новый уровень низкоуровневого программирования. В D имеются
указатели, структуры, средства преобразования типов и, конечно, inline-ассемблер
(х86). Последний также стандартизирован, что сразу выделяет его на фоне несовместимых
реализаций, предоставляемых различными создателями компиляторов с C/C++.
"Чистая" модульная структурная программная организация
как противопоставление пространствам имен и заголовочным файлам C++. Каждый исходный
файл D представляет собой "импортабельный" модуль с собственным пространством
имен и возможностью прекомпиляции. Соответственно, отпадает необходимость в препроцессоре.
Два метода управления динамической памятью. Первый — на основе старых
добрых функций malloc/alloc и free либо перегруженных операторов new и delete,
второй — более совершенный с так называемой сборкой мусора.
Современное управление "дорогими" ресурсами. В D реализована
поддержка RAII (Resource Acquisition Is Initiali-zation), технологии, призванной
помочь в написании надежного ПО. RAII чем-то напоминает работу деструкторов
в C++, исполняющихся, когда переменная покидает область видимости, и может применяться
как ко всем экземплярам конкретного класса, так и к конкретному экземпляру.
Обработка "исключительных ситуаций". Для этой цели вместо модели
try-catch принята try-catch-finally. Исполь-зование finally позволяет отказаться
от создания специальных классов, лишь реализующих необходимые деструкторы. Данный
механизм имеет много общего с аналогом из C++, но с одним отличием: catch-операторы
"ловят" сугубо ссылки на классы, а не на произвольные типы.
Идентификация типов во время исполнения. Частично реализованная в C++,
в D эта возможность доступна в полной мере. В результате — лучшие сборка мусора
и отладка, а значит — более высокая живучесть (persistence) приложений.
Многопоточность. Для организации многопоточных программ применяются:
класс Thread — для манипулирования потоками, и модификатор syn-chronized —
для создания синхронизированных методов, классов и критических секций (использовать
которые в каждый момент времени может только один поток).
Шаблоны. Поддерживаются шаблоны классов и функций, частичная (partial)
и явная (explicit) специализации, частичное упорядочение (partial ordering).
Параметрами шаблонов могут выступать типы данных, значения, а также другие шаблоны.
Однако эти средства реализованы несколько иначе, чем в C++. К основным отличиям
относятся: однозначная форма записи (без угловых скобок), отсутствие объявлений
(только определения), видимость всех предварительных ссылок, определение членов
в одном месте, перегружаемость шаблонов классов и др.
Интерфейсы. Модель наследования в D подобна таковой в Java (и C#). Она
одноклассовая, расширенная интерфейсами, под которыми понимают специальные классы,
содержащие как члены только абстрактные виртуальные методы.
Сквозная поддержка Unicode. А именно, UTF-8, UTF-16 и UTF-32. Оперирование
другими схемами кодирования осуществляется с помощью фильтрации ввода/вывода.
Проектирование "по контракту" (design by contract). Краеугольный
камень методик повышения надежности ПО, концепция DBC (успешно применяющаяся
в языке Eiffel) предполагает создание специальных утверждений-контрактов, которые
в указанных местах программы должны принимать истинные значения. Контракты варьируются
от элементарных утверждений (asserts) до инвариантов классов (class invariants),
предусловий (function entry pre-conditions) и постусловий (function exit postconditions)
для функций.
Тестирование компонентов (unit testing). Как и предыдущая концепция,
удачно реализованная система тестирования компонентов (или модулей) делает язык
более легким в использовании. Внедряя тесты, автоматически вызываемые во время
запуска программы, в исходный код классов, можно полностью забыть о верификациях
корректности их реализаций.
На финишной прямой
Я не знаю другого способа судить о
будущем, кроме как по прошлому.
Г. Патрик
Все это реализовано Брайтом в легально-бесплатном компиляторе Digital Mars
D. На момент написания статьи для загрузки была доступна версия 0.97 (для платформ
Windows и Linux), правда, без исходных текстов для генераторов кода и объектных
файлов, а также для оптимизатора по причине неполной их завершенности. Имеются
отдельные лексический, синтаксический и семантический анализаторы D, "встраиваемые"
в GCC, их релиз 1f доступен для следующих платформ: Linux (Red Hat 8), Mac OS
X (10.3.2), FreeBSD (5.2.1) и Cygwin. Для того чтобы начать программировать
на D, остается добавить поддержку синтаксиса этого языка в предпочитаемый вами
текстовый
редактор либо воспользоваться легковесным редактором, специально предназначенным
для D, — leds. Имеется
и полновесная интегрированная среда
разработки DIDE.
Впрочем, ситуация выглядит благополучной только на первый взгляд. Ведь с начала
проекта прошло более пяти лет, а большая часть инструментов даже не достигла
отметки 1.0. Если он и дальше будет развиваться теми же темпами, то вряд ли
D, несмотря на все предпосылки к тому, станет реально востребованным языком
программирования и сможет потеснить тандем C/C++. В таком случае он просто примкнет
к многочисленной когорте хоть и интересных, но по разным причинам не выдержавших
естественного отбора разработок. Дело в том, что смена приоритетов происходит
сегодня не только в целевом предназначении языков, но и в методах их продвижения.
Чтобы программирующие массы смогли сделать осознанный выбор в пользу нового
языка, мало обеспечить их информацией о его потенциале, необходимо также создать
целую инфраструктуру, позволяющую этот потенциал раскрыть, — хотя бы один полный
комплект инструментальных средств, библиотеки решений и ресурсов, учебные пособия
и много чего другого.