DSL сам по себе, пусть даже и с хорошим редактором, не представляет интереса до тех пор, пока мы не привяжем его понятия к языку реализации – как правило, некоторому универсальному языку программирования, например Java или С#. Для решения этой задачи в языковых инструментариях применяются технологии метапрограммирования (см. врезку «Что такое метапрограмма?»).
Вид метапрограммы существенно зависит как от структуры DSL, так и от языка реализации проекта. Например, в случае DSL «Структура статьи в КТ» можно сгенерировать документ HTML или макрос для Word, который в процессе выполнения сформирует шаблон будущей статьи с необходимой разметкой документа. При этом метапрограмма, генерирующая HTML, будет сильно отличаться от метапрограммы-генератора документа Word.
Вообще говоря, метапрограммирование – интересная и мощная, но довольно сложная технология. Именно поэтому в окончательном варианте статьи опущен пример, связанный с написанием метапрограммы для нашего DSL «Структура статьи в КТ». Отметим лишь, что процесс написания метапрограмм можно радикально облегчить, если мы хорошо представляем себе конечный результат – исходный код на языке реализации. Поэтому при ведении проекта на DSL целесообразно использовать прототипирование, то есть вначале создать «скелет» разрабатываемого приложения, а уж затем проектировать DSL и метапрограммы- генераторы для него.
Обобщая, можно выделить следующие этапы разработки приложений с участием языковых инструментариев:
1. Cоздание прототипа, содержащего частичную реализацию минимально необходимого набора бизнес-функций («скелет» будущего приложения).
2. Определение существенных абстракций проекта, разработка DSL.
3. Создание метапрограмм-генераторов для понятий DSL.
4. Перевод разработанного прототипа приложения в окружение языкового инструментария.
5. Реализация бизнес-функций проекта в терминах DSL.
6. Автоматическая генерация исходных текстов на языке реализации проекта.
Этапы 2–6 схематически изображены на диаграмме (рис. 5), там же показана взаимосвязь между языковыми инструментариями и классическими средами разработки.
Возможно, многим покажется, что вышеописанный подход к разработке – не более чем преодоление трудностей, которые мы сами же себе и создали, приняв решение вести проект системы на DSL, однако список полученных при этом преимуществ весьма внушителен:
полностью подавляется расхождение проекта и исходного кода. Высокоуровневые абстракции проекта, записанные на DSL, связаны с кодом реализации проекта. При этом проект всегда остается актуальным, ведь изменения исходного кода теперь вторичны по отношению к изменениям в самом DSL;
облегчаются доработки проекта под изменившиеся требования заказчика. Этому способствует сама философия метапрограммирования: DSL как бы параметризует проект. При небольших изменениях проекта разработчику нужно лишь слегка модифицировать конкретную конфигурацию, описанную на DSL. Серьезные изменения, затрагивающие предметную область, тоже становятся проще, поскольку в таких случаях алгоритм действий четко определен: вначале модифицируем сам DSL и редакторы для него, а затем – генераторы исходного кода на языке реализации;
упрощается управление проектом. Например, при вхождении в проект новых участников для получения общего представления о проекте (в его актуальном состоянии!) достаточно показать им лишь ту часть исходного кода, которая записана на DSL. Более того, взаимодействие между участниками проекта становится эффективнее. Допустим, аналитик проекта, хорошо представляющий себе бизнес-логику приложения, теперь сможет самостоятельно описывать на DSL ее отдельные части[В принципе, достаточно лишь понимания аналитиком кода на DSL. При этом он (как правило, все же, она) сможет на словах рассказать разработчикам, что нужно сделать, а затем, просмотрев код на DSL, проконтролировать их работу]. При этом проект избавляется от лишних документов, а разработчики – от их прочтения (на что тоже нужно время) и двусмысленного толкования;
становится возможным повторное использование DSL в схожих проектах. Все разработанные DSL, подобно общим библиотекам компонентов, становятся серьезным активом компании-разработчика, поскольку являются квинтэссенцией опыта компании и допускают повторное использование в будущих проектах.
На мой взгляд, в настоящий момент у языковых инструментариев существует только один серьезный недостаток: риск попадания в зависимость от поставщика программного обеспечения. Дело в том, что сейчас DSL жестко привязан к языковому инструментарию, при помощи которого он был разработан. И если в мире Microsoft этот вопрос отпадает автоматически (ввиду тотального характера зависимости), то для будущих пользователей MPS он вполне актуален, даже несмотря на то, что все файлы проекта MPS хранятся в открытом формате XML. Разумеется, это не является непреодолимым препятствием на пути к использованию языковых инструментариев, тем более что стандартизация в этой области станет возможной лишь с появлением на рынке конкурирующих и несовместимых друг с другом продуктов. Просто к списку технологических рисков проекта добавляется еще один пунктик.
Позволю себе внести предварительное замечание эстетического характера: в свете языковых инструментариев могут возродиться многие давно забытые дискуссии о самих языках программирования, придававшие нашему ремеслу (искусству?) особое, ни с чем не сравнимое обаяние и притягательную силу. Обаяние, которое автор статьи так настойчиво хотел похоронить, публично обличая страстных приверженцев C++, верных любимому языку по сей день[ «Язык мой...», «КТ» #555-556]. Каюсь, грешен: поддался влиянию поголовного обсишарпивания разработчиков. Прошли годы, и хотя в отношении самого C++ автор своих взглядов не изменил, за настойчивость в желании прервать диалог о языках программирования все же досадно.
Итак, переходим к сути. Вообще говоря, при написании программ существуют две стратегии:
записать, что нам нужно сделать (декларативные языки);
записать, как мы собираемся это делать (императивные языки).
Для декларативных языков характерны емкие и компактные конструкции. Достаточно сказать, что исходный текст довольно сложной программы на ПРОЛОГе – ярком представителе всего семейства – вполне может уместиться «на одном экране».
Тем не менее практически весь мэйнстрим современной разработки составляют императивные языки (все те же С++, Java, C#, ...), а чуть ли не единственной серьезной промышленной нишей для декларативных языков являются технологии баз данных, где прочно обосновался SQL вкупе с множеством диалектов. И это не просто «исторически так сложилось». Несмотря на изящество, компактность и концептуальную простоту декларативных языков их применение оправданно только при условии, что предметная область задачи четко определена. Именно этим обстоятельством и объясняется успех SQL, ведь абстракции, на которых построена работа с реляционными данными, давно изучены и хорошо известны.
При проектировании DSL актуален следующий вопрос: нужно ли вносить в него императивные конструкции (условные операторы и циклы)? Не потеряем ли мы в результате то, к чему, собственно, и стремимся: получение простого языка, на котором записана лишь самая суть проекта, без утомительных деталей реализации?
Руководствуясь здравым смыслом, можно сказать, что императивные конструкции целесообразно использовать лишь тогда, когда это продиктовано спецификой предметной области задачи. Например, если в постановке задачи часто употребляется слово «коллекция элементов» и говорится о задачах добавления/удаления/поиска элементов, введение в DSL понятия «цикл для работы с коллекциями» способно существенно упростить решение. Тем не менее предпочтение все же стоит отдавать декларативным конструкциям: их проще моделировать (сокращаются затраты на проектирование DSL), к тому же зачастую они легче воспринимаются и несут больше информации о проекте.
Для создания DSL «Структура статьи в КТ» автору потребовалось
