Искусство программирования для Unix

Обычно программы dc/bc используются в диалоговом режиме, но их способность поддерживать библиотеки пользовательских процедур предоставляет им дополнительный вид служебных функций — программируемость. Фактически данное свойство является наиболее важным преимуществом императивных мини-языков, которое, как отмечалось в учебном примере по инструментарию Documenter's Workbench, должно быть очень мощным независимо от того, является ли обычный режим работы программы диалоговым. Данные языки можно использовать для написания высокоуровневых программ, которые включают в себя специализированную логику.

Поскольку интерфейс программ dc/bc прост (передается строка, содержащая выражение, в ответ на которую возвращается строка, содержащая значение), другие программы и сценарии могут легко получит доступ ко всем этим возможностям, вызывая dc/bc как подчиненные процессы. Ниже приводится один известный пример (см. пример 8.6), реализация шифра с открытым ключом Ривеста-Шамира-Адельмана (Rivest-Shamir-Adelman) на Perl, которая широко публиковалась в подписях почтовых сообщений и на футболках как протест против введенного в США в 1995 году ограничения на экспорт криптографических средств. Данный сценарий для выполнения необходимых арифметических расчетов с неограниченной точностью вызывает dc с созданием подоболочки.

Пример 8.6. RSA-реализация с помощью утилиты dc

print pack"C*",split/\D+/,`echo "16iII*o\U@{$/=$z;[(pop,pop,unpack "H*", <>)]}\EsMsKsN0[1N*11K[d2%Sa2/d0<X+d*1MLa^*1N%0]dsXx++\ 1M1N/dsM0<J]dsJxp"|dc`

8.2.11. Учебный пример: Emacs Lisp

Вместо того чтобы просто запускать интерпретируемый язык специального назначения в качестве подчиненного процесса для решения специфических задач, его можно использовать как основу для всей структуры. Преимущества и недостатки данного подхода рассматриваются в главе 13. Запросы troff были его ранним примером. Одним из самых известных и наиболее мощных современных примеров является редактор Emacs. Он создан на основе диалекта языка Lisp с примитивами как для описания действий в буферах редактирования, так и управления подчиненными процессами.

Тот факт, что Emacs построен вокруг мощного языка для описания редактирующих действий или клиентской части для других программ, означает, что он, кроме обычного редактирования, может применяться для многих других целей. Применение развитой, специализированной логики Emacs для повседневной разработки программ (компиляции, отладки, контроля версий) рассматривается в главе 15. "Режимы" Emacs представляют собой пользовательские библиотеки, т.е. программы, написанные на Emacs Lisp, которые приспосабливают редактор для решения специфической задачи, обычно (но не обязательно) связанной с редактированием.

Таким образом, существуют специализированные режимы, которые распознают синтаксис большого числа языков программирования и разметки, таких как SGML, XML и HTML. Однако многие пользователи также используют Emacs-режимы для отправки и получения электронной почты (в таких режимах в качестве подчиненных процессов используются почтовые утилиты Unix) или новостей Usenet. Emacs может служить в качестве Web-браузера или клиентской части для различных программ интерактивного общения. Существует также пакет для составления расписаний, собственная программа-калькулятор для Emacs и даже весьма широкий выбор игр, написанных как режимы Emacs Lisp.

8.2.12 Учебный пример: JavaScript

JavaScript — язык с открытым исходным кодом, спроектированный для внедрения в C-программы. Несмотря на то, что он также встраивается в Web-серверы, первоначальным и наиболее известным его проявлением является клиентский JavaScript, который позволяет встраивать исполняемый код в Web-страницы, просматриваемые любым поддерживающим его браузером. Здесь рассматривается именно эта версия языка.

JavaScript — интерпретируемый язык, полностью попадающий под определения языка Тьюринга, с целыми, действительными числами, булевыми операторами, строками и легковесными, основанными на словарях, объектами, которые имеют сходство с объектами языка Python. Значения типизированы, но переменные могут иметь любой тип. Преобразование типов осуществляется автоматически во многих средах. Синтаксически JavaScript подобен языку Java с некоторым влиянием со стороны Perl и содержит функции для работы с Perl-подобными регулярными выражениями.

Несмотря на все указанные особенности, клиентская версия JavaScript не является полностью универсальным языком. Его возможности жестко ограничены в целях предотвращения атак на браузеры через Web-страницы, содержащие JavaScript-код. Язык принимает входные данные от пользователя и генерирует или модифицирует Web-страницы, но непосредственно не может изменять содержимое дисковых файлов и открывать собственные сетевые соединения.

С течением времени данный язык стал более универсальным и менее связанным со своей клиентской средой. Это закономерное развитие любого удачного специализированного языка. Клиентский вариант JavaScript в настоящее время взаимодействует со своим окружением путем чтения и записи значений в один специальный объект, который называется документной объектной моделью браузера (Document Object Model, DOM). Данный язык до сих пор имеет некоторые устаревшие API-интерфейсы для связи с браузером, которые не работают через DOM, однако они нежелательны, отсутствуют в стандарте для JavaScript ЕСМА-262 и могут не поддерживаться в будущих версиях.

Стандартным справочником по JavaScript является книга "JavaScript: The Definitive Guide" [20]. Исходный код доступен в Web [90] . Язык JavaScript представляет собой интересный пример для изучения по двум причинам. Во-первых, он максимально близок к универсальному языку, фактически не являясь таковым. Во-вторых, связь между клиентским JavaScript и средой браузера через единственный DOM-объект хорошо спроектирована и может послужить моделью для других ситуаций встраивания.

90

Реализации JavaScript с открытыми исходными кодами на С и Java доступны на сайте <http://www.mozilla.org/js/>.

8.3. Проектирование мини-языков

В каких ситуациях целесообразна разработка мини-языка? Выше отмечалось, что мини-языки предоставляют способ перемещения спецификаций проблем на более высокий уровень, а в нескольких учебных примерах это наблюдение подтверждалось фактами. Оборотная сторона данного явления — использование мини-языка, вероятно, будет хорошим подходом всякий раз, когда примитивы предметной области просты и стереотипны, а способы их вероятного применения пользователями изменчивы.

Некоторые родственные идеи можно найти в описании моделей проектирования "Alternate Hard And Soft Layers" <http://www.c2.com/cgi/wiki?Alternate-HardAndSoftLayers> и "Scripted Components" <http://www.doc.ic.ac.uk/~np2/patterns/scripting/scripting.html>.

Интересное обозрение стилей и методик разработки с помощью мини-языков приведено в статье "Notable Design Patterns for Domain-Specific Languages" [77].

8.3.1. Определение соответствующего уровня сложности

Первым важным моментом, о котором необходимо помнить при разработке мини-языка, является, как обычно, сохранение по возможности простой конструкции. Диаграмма классификации, которая использовалась для организации учебных примеров, выражает иерархию сложности. Необходимо удерживать конструкцию как можно ближе к левой границе схемы. Если с проблемой можно справиться путем разработки структурированного файла данных вместо использования мини-языка, который стремится модифицировать внешние данные, в случае если он является интерпретируемым, то следует любыми средствами реализовать эту возможность.