Искусство программирования для Unix

Существуют и согласованно используются несколько других видов shell, но как языки программирования они не столь значительны. Наиболее известным из них, вероятно, является С shell (csh), печально известный своей непригодностью для написания сценариев [121] .

Элементарные shell-программы чрезвычайно просты и естественны в написании. Язык shell послужил началом Unix-традиции быстрого создания прототипов на интерпретируемых языках.

Я написал самую первую версию netnews в виде shell-сценария в 150 строк. Она имела несколько групп новостей и перекрестную рассылку. Группы новостей представляли собой каталоги, а перекрестная рассылка была реализована как множественные ссылки на статью. Программа была слишком медленной для реального использования, но ее гибкость позволяла бесконечно экспериментировать с конструкцией протокола.

Стивен М. Белловин.

121

См. очерк Тома Кристиансена (Tom Christiansen) "Csh Programming Considered Harmful" который можно легко найти в Web.

Однако по мере увеличения своего размера, shell-программы часто становятся скорее узкоспециальными. Некоторые моменты синтаксиса shell (особенно правила использования кавычек и синтаксис операторов) могут сбить с толку. Данные недостатки, как правило, обусловлены компромиссами в той части конструкции shell, которая связана с языком программирования. Эти компромиссы были внесены, для того чтобы сохранить эффективность shell как интерактивного интерпретатора командной строки.

Программы описывают как "shell-программы" даже если они не написаны исключительно на shell, но в них интенсивно используются С-фильтры, такие как sort(1), и стандартные мини-языки обработки текста, такие как sed(1) или awk(1). Однако данный вид программирования в течение нескольких лет идет на убыль. В наши дни подобная сложная связующая логика обычно пишется на Perl или Python, a shell резервируется для простейших упаковщиков (для которых данные языки были бы чрезмерно сложными) и сценариев инициализации системы (которая не предполагает, что они доступны).

Базовое shell-программирование достаточно описано в любой вводной книге по Unix. "The Unix Programming Environment" [39] остается одним из лучших источников для программистов среднего и высокого класса. Реализации или клоны Korn shell представлены в каждой Unix-системе.

Сложные shell-сценарии часто имеют проблемы переносимости не столько из-за самой оболочки, а ввиду сделанных в них предположений о доступности той или иной программы в качестве компонента. Несмотря на то, что в отдельных случаях клоны bash и ksh доступны в операционных системах, отличных от Unix, shell-программы (практически) вообще невозможно перенести за пределы Unix.

В завершение отметим, что лучшее качество shell — естественность и быстрота написания небольших сценариев. Худшей стороной shell является то, что крупные shell- сценарии зависят от множества вспомогательных команд, которые вовсе не обязательно идентично ведут себя и даже не всегда присутствуют на всех целевых машинах. Кроме того, анализировать зависимости в крупных shell-сценариях также непросто.

Почти никогда не возникает необходимость компилировать или устанавливать shell, поскольку все Unix-системы и эмуляторы Unix поставляются с подобными оболочками. Стандартной оболочкой для Linux и других передовых вариантов Unix в настоящее время является bash.

14.4.3.1. Учебный пример: xmlto

xmlto — управляющий сценарий, который вызывает все команды, необходимые для представления какого-либо XML-DocBook-документа в виде HTML, PostScript, простого текста или любого другого доступного формата (более подробно DocBook рассматривается в главе 18). Сценарий xmlto написан в bash.

Детали вызова XSLT-процессора обрабатываются в xmlto с помощью соответствующей таблицы стилей, затем результаты передаются постпроцессору. Для HTML и XHTML вся обработка сводится к трансформации. Для получения простого текста XML также трансформируется в HTML, а затем передается постпроцессору — lynx(1) в режиме – dump, который преобразовывает HTML в простой текст. Для получения PostScript XML трансформируется в XML FO (Formatting Objects — объекты форматирования), которые постпроцессор затем преобразовывает в T_EX-макрос, DVI-формат посредством tex(1), а затем, наконец, в PostScript с помощью широко известного инструмента dvi2ps(1).

xmlto состоит из одного интерфейсного shell-сценария. Он вызывает одну из нескольких подключаемых подпрограмм, каждая из которых названа по имени целевого формата. Каждая подключаемая подпрограмма представляет собой shell-сценарий. В зависимости от того как она вызвана, подключаемая подпрограмма либо предоставляет клиентской части таблицу стилей, либо вызывает соответствующий постпроцессор (или постпроцессоры) с различными заранее заданными аргументами.

Такая структура означает, что вся информация о заданном целевом формате находится в одном месте (соответствующем подключаемом сценарии), поэтому добавление новых целевых типов можно осуществить, не нарушая интерфейсного кода вообще.

Программа xmlto является хорошим примером shell-приложения среднего размера. Использование С или С++ не имело бы смысла, поскольку они неудобны для написания сценариев. Для такой программы можно было бы использовать любой из языков сценариев, описанных в данной главе; однако программа состоит только из простых команд управления без внутренних структур данных или сложной логики, поэтому достаточно использовать shell, так как это дает значительное преимущество — повсеместное распространение на целевых системах.

Теоретически данный сценарий можно было бы выполнить на любой системе, поддерживающей bash. Единственным ограничением является необходимость присутствия в системе одного из XSLT-процессоров, а также всех постпроцессоров. На практике маловероятна работа данного сценария во всех системах, кроме современных Unix-систем с открытым исходным кодом.

14.4.3.2. Учебный пример: Sorcery Linux

Sorcerer GNU/Linux — дистрибутив Linux, устанавливаемый как небольшая, загрузочная опорная система, мощность которой достаточна для работы bash(1) и нескольких утилит загрузки данных. Имея этот код, можно вызвать Sorcery, систему пакетов Sorcerer.

Sorcery обеспечивает установку, удаление и проверку целостности пакетов программ. Когда пользователь "ввел заклинания", Sorcery загружает исходный код, компилирует, инсталлирует его, а затем сохраняет список установленных файлов (наряду с протоколом компиляции и контрольными суммами для всех файлов). Установленные пакеты можно "отклонить" или удалить. Списки пакетов и проверка целостности также доступны. Более подробно данный дистрибутив описан на сайте проекта <http://sorcerer.wox.org>.

Система Sorcery полностью написана в shell. Процедуры инсталляции — небольшие, простые программы, для которых shell является оптимальным выбором. В данном конкретном случае главный недостаток shell нейтрализуется, так как авторы дистрибутива могут гарантировать, что необходимые вспомогательные программы будут присутствовать в опорной системе.

14.4.4. Perl

Perl — shell на стероидах. Данный язык был специально предназначен для замены awk(1) и расширен, чтобы заменить shell в качестве уровня, связывающего сценарии, написанные на нескольких языках. Первая версия Perl вышла в 1987 году.

Самым сильным качеством Perl являются его чрезвычайно мощные встроенные средства для шаблонной обработки текстовых, строковых форматов данных, и в этой области Perl является непревзойденным. Данный язык также включает в себя гораздо более прочные структуры данных, чем shell, включая динамические массивы элементов различных типов, а также тип "hash" или "dictionary", который поддерживает удобный и быстрый поиск пар имя-значение.

Дополнительно Perl включает в себя довольно полную и хорошо продуманную привязку практически всего API-интерфейса Unix, что радикально уменьшает потребность в С и делает Perl пригодным для таких задач, как простые TCP/IP-клиенты и даже серверы. Другим серьезным преимуществом Perl является то, что вокруг него сформировалось крупное и жизнеспособное сообщество открытого исходного кода. Центром данного сообщества в сети является ресурс Comprehensive Perl Archive Network (обширны архив Perl-программ) <http://www.cpan.org>. Преданные Perl-хакеры создали сотни свободно используемых Perl-модулей для множества различных задач программирования. В число данных модулей входит структурный обход дерева каталогов, X-инструментарий для создания GUI-интерфейсов, превосходные встроенные средства для поддержки HTTP-роботов и CGI-программирования.