Программист-прагматик. Путь от подмастерья к мастеру

12 Языки, отражающие специфику предметной области

Границы моего языка есть границы моего мира.

Людвиг фон Витгенштейн

Языки программирования влияют на то, как вы думаете о проблеме, и на то, как вы думаете об общении. В каждом языке имеются свои особенности – ученые словечки типа "статический и динамический контроль типов", "раннее и позднее связывание", "модели наследования" (простое, множественное или отсутствие) – все они могут предложить определенные решения или затруднить их. Решение, создаваемое в стиле Lisp, отличается от решения, основанного на мышлении приверженца языка С, и наоборот. Верно и обратное (и по нашему мнению, более важное) – язык, отражающий специфику данной области, может, со своей стороны, предложить решение в области программирования.

Мы всегда пытаемся написать программу, используя словарь, характерный для прикладной области (см. "Ловушка требований", где предлагается использовать проектный глоссарий). В ряде случаев можно перейти на следующий уровень и действительно программировать, пользуясь словарем, синтаксисом и семантикой предметной области.

Пользователи предложенной системы должны быть в состоянии точно изложить, как она должна работать:

Ожидать прихода сообщений, определенных нормативом 12.3 фирмы ABC, по каналам связи Х.25, преобразовать их в формат 43В фирмы XYZ, ретранслировать на спутниковый канал связи и сохранить для анализа в будущем.

Если ваши пользователи располагают набором подобных четких инструкций, то вы можете изобрести мини-язык, скорректированный в соответствии с прикладной областью и выражающий именно то, что им нужно:

From X25LINE1 (Format=ABC123) {

Put TELSTAR1 (Format=XYZ43B);

Store DB;

}

Этот язык не должен быть исполняемым. В своем исходном виде он мог бы просто фиксировать требования пользователя – спецификации. Однако вы наверняка посчитали возможным пойти дальше и фактически реализовать язык. Ваша спецификация превратилась в исполняемую программу.

После того как вы написали приложение, пользователи предъявляют вам новое требование: сообщения с отрицательным балансом не должны сохраняться и должны отсылаться обратно по каналам связи Х.25 в первоначальном формате:

From X25LINE1 (Format=ABC123) {

if (ABC123.balance «0) {

Put X25L1NE1 (Format=ABC123);

}

else {

Put TELSTAR1 (format=XYZ43B);

Store DB;

}

 }

Несложно? При наличии надлежащей поддержки вы можете программировать значительно ближе к прикладной области. Мы не предлагаем, чтобы ваши конечные пользователи программировали на этих языках. Вместо этого вы даете самому себе инструмент, который позволяет вам работать ближе к их области.

Подсказка 17: Программируйте ближе к предметной области вашей задачи

Мы полагаем, что вам следует рассмотреть способы перемещения вашего объекта ближе к предметной области проблемы – будь то простейший язык для конфигурирования и управления прикладной программой или же более сложный язык для обозначения правил или процедур. При составлении программы на более высоком уровне абстракции вам легко сосредоточиться на решении проблем предметной области и вы можете проигнорировать мелкие детали, связанные с реализацией.

Помните, что с приложением работают многие пользователи. Существует конечный пользователь, который понимает правила предметной области и то, что должно быть на выходе программы. Есть также вторичные пользователи: обслуживающий персонал, менеджеры, занимающиеся конфигурированием и тестированием, программисты служб поддержки и сопровождения и будущие поколения разработчиков. У каждого из этих пользователей есть собственная предметная область, и для всех них вы можете генерировать мини-среды и языки.

Ошибки, отражающие специфику предметной области

Если вы работаете в определенной предметной области, то можете осуществить и проверку правильности данных, характерных для нее, сообщая о проблемах языком, понятным вашим пользователям. Рассмотрим программу коммутации каналов, приведенную выше. Предположим, что пользователь неправильно обозначил наименование формата:

From X25LINE1 (Format=AB123)

Если подобное происходит в универсальном языке программирования, то выдается стандартное сообщение об ошибке:

Syntax error: undeclared identifier

Используя мини-язык, вместо этого можно создать сообщение об ошибке, используя словарь предметной области:

"АВ123" is not a format. Known formats are ABC123, XYZ43B, PDQB, and 42.

Реализация мини-языка

В самом простейшем варианте мини-язык может реализовываться в строчно-ориентированном, легко анализируемом формате. Практически мы используем эту форму больше, чем любую другую. Ее просто проанализировать при помощи инструкций switch или используя регулярные выражения в языках сценариев типа Perl. Ответ к упражнению 5 (Приложение В) показывает простую реализацию мини-языка на языке С.

Вы можете реализовать и более сложный язык с более формальным синтаксисом. Хитрость состоит в том, чтобы вначале определить синтаксис, используя систему обозначений, подобную нормальной форме Бэкуса-Наура [12] . Как только вы определили грамматику, ее обычно легко преобразовать во входной синтаксис для генератора. Программисты, работающие с языками С и С++, давно используют уасс (или его бесплатную версию bison [URL 27]). Подробное описание этих программ приводится в книге "Lex and Yacc" [LMB92]. Программисты, работающие с языком Java, могут поработать с программой javaCC, которая находится на сайте [URL 26]. В ответе к упражнению 7 (Приложение В) дана программа грамматического разбора, написанная с помощью bison. Пример показывает, что как только вы изучите синтаксис, написание мини-языков не представит сложности.

12

Нормальная форма Бэкуса-Наура (BNF) позволяет осуществлять рекурсивное определение контекстно-свободных грамматик. В любой толковой книге по проектированию компиляторов или синтаксическому анализу имеется подробная спецификация формы BNF.

Существует другой способ реализации мини-языка: расширить существующий. Например, можно интегрировать функциональные возможности на уровне приложения при помощи Python [URL 9] и написать нечто вроде [13] :

record = X25UNE1.get(format=ABC123)

if (record.balanc<0):

X25UNE1.put(record, format=ABC123)

else:

TELSTR1.put(record, format=XYZ43B)

DB.store(record)

Языки управления данными и процедурные языки

Реализуемые вами языки могут использоваться двумя различными способами.

13

Авторы благодарят Эрика Вота за этот пример.

Языки управления данными создают некую форму структуры данных, используемой приложением. Эти языки часто используются для представления конфигурации.

Например, программа sendmail применяется во всем мире для маршрутизации электронной почты в сети Интернет. Она обладает многими достоинствами и преимуществами, которые управляются огромным файлом конфигурации, написанном на собственном языке конфигурирования программы sendmail:

Mlocal, P=/usr/bin/procmail,

F=lsDFMAw5:/|@qSPfhn9,

S=10/30, R=20/40,

T=DNS/RFC822/X-Unix,

A=procmail -Y -a $h -d $u