Искусство программирования для Unix

Проект BitKeeper исследует некоторые интересные конструктивные идеи, связанные с группами изменений и множественными распределенными репозиториями кода. Линус Торвальдс использует Bitkeeper для исходных кодов ядра Linux. Однако лицензия (отличная от лицензий на открытый исходный код) на данную систему является спорной и значительно задерживает признание данного продукта сообществом.

15.6. Отладка времени выполнения

Каждый, кто занимается программированием больше одной недели, знает, что исправление синтаксических ошибок является простой частью отладки. За ней следует сложная часть, когда необходимо разобраться, почему поведение синтаксически корректной программы не соответствует ожидаемому.

Традиции Unix побуждают разработчиков предупреждать эту проблему путем проектирования прозрачных конструкций — в частности, путем проектирования программ таким образом, чтобы можно было без труда невооруженным глазом и с помощью простых инструментов осуществлять мониторинг внутренних потоков данных в программах, а также просто создавать их ментальные модели. Данная тема подробно рассматривалась в главе 6. Создание прозрачных конструкций важно как для предотвращения ошибок, так и для упрощения задач отладки времени выполнения.

Однако одного только проектирования прозрачных конструкций недостаточно. При отладке программы во время выполнения чрезвычайно полезно иметь возможность изучать состояние выполняемой программы, устанавливать точки останова и контролируемым способом выполнять блоки программы вплоть до уровня одного оператора. В операционной системе Unix имеется давняя традиция поддержки программ, способствующих решению данных проблем. В состав Unix-систем с открытыми исходными кодами входит одно мощное средство, gdb (еще один FSF-проект), которое поддерживает отладку кода, написанного на С и С++.

Языки Perl, Python, Java и Emacs Lisp поддерживают стандартные пакеты или программы (которые включаются в состав их базовых дистрибутивов), позволяющие устанавливать контрольные точки, управлять выполнением и осуществлять общие операции отладки во время выполнения. Tel, разработанный как небольшой язык для небольших проектов, не имеет такого средства (хотя он имеет средство трассировки, которое можно использовать для наблюдения за переменными во время выполнения).

Для разработчика важно правильно понимать философию Unix и тратить свое время не на низкоуровневые детали, а на качество конструкции, а также автоматизировать все, что возможно, включая кропотливую работу по отладке программы во время выполнения.

15.7. Профилирование

Общее правило: 90 % времени выполнения программы тратится на 10 % ее кода. Профайлеры представляют собой инструменты, способствующие идентификации этих 10 % "горячих точек", которые ограничивают скорость программы, а значит, профайлеры — это хороший способ повышения скорости.

Однако в традиции Unix профайлерам отводится гораздо более важная функция. Они позволяют разработчику не оптимизировать оставшиеся 90 %. И это не только сокращает объем работ. Действительно ценный эффект заключается в том, что программист, который не оптимизирует 90 % кода, сдерживает глобальную сложность и сокращает количество ошибок.

В данной связи можно процитировать Дональда Кнута: "Преждевременная оптимизация — корень всех зол". Это голос опыта. Необходимо тщательно проектировать конструкцию и, прежде всего, подумать, что является верным. Регулировку в целях повышения эффективности можно сделать позднее.

В этом разработчику помогают профайлеры. Если выработать полезную привычку использовать их, то можно избавиться от вредной привычки преждевременной оптимизации. Профайлеры изменяют не только способ работы программиста, но и образ его мышления.

Профайлеры для компилируемых языков зависят от измерения параметров объектного кода, поэтому они еще больше зависят от платформы, чем компиляторы. С другой стороны, профайлер компилируемого языка не заботится об исходном языке измеряемой им программы. В Unix один профайлер gprof( 1) обрабатывает С, С++ и все остальные компилируемые языки.

Языки Perl, Python и Emacs Lisp имеют собственные профайлеры, включенные в их базовые дистрибутивы. Такие профайлеры переносятся на все платформы, где работают данные языки. В языке Java имеется встроенное профилирование. Tel все еще не имеет поддержки профилирования.

15.8. Комбинирование инструментов с Emacs