Питер Сейбел - Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста

Это было невероятно трудно, потому что у меня не хватало подготовки, чтобы понять, что, черт возьми, они там делают. То и дело получалось так: я остолбенело смотрю на что-то и не знаю, что это значит и в каком направлении двигаться, что читать, чтобы понять это. И я спросил Питера. Он внимательно выслушал меня и сказал: “В общем ясно, что пока это для тебя непонятно. Во вторник сядем, и я тебе все объясню”. Значит, делать мне было пока нечего. Я углубился в работу с оконными системами, скринсейверами и другими штуками, связанными с пользовательским интерфейсом, которыми раньше занимался для забавы.

После шести-семи месяцев я почувствовал, что трачу свое время впустую. Я не делал для них ничего серьезного, это было похоже на каникулы. Позже не раз, действительно много работая, я оглядывался и спрашивал себя: “Зачем ты оставил эту работу, похожую на каникулы? Что тебе не нравилось? Тебе платили за разработку скринсейверов!”

В конце концов я устроился в компанию Lucid - одну из двух оставшихся Лисп-компаний. По-настоящему меня заставило уволиться чувство, что в Беркли я ничего не достигну. Вокруг меня были сплошь лингвисты, кое с кем я до сих пор дружу, они хорошие ребята - но не программисты. Абстрактные понятия им намного интереснее решения реальных задач. Я хотел делать что-то такое, чтобы можно было ткнуть пальцем и сказать: “Смотри, какую классную штуку я сделал”.

Сейбел: Именно работая в Lucid, вы начали заниматься графическим редактором XEmacs. А когда вы туда пришли, вы что-нибудь писали на Лиспе?

Завински: Да, в одном из первых проектов, над которым я работал. Я, правда, не помню, что это был за компьютер, но это точно был 16-про-цессорный компьютер с поддержкой параллельных вычислений, на котором мы использовали собственную реализацию языка Common Lisp[5] с управляющими структурами, позволяющими распараллеливать задачи на разные процессоры.

Я немного поработал над задачей уменьшения накладных расходов при создании потоков, чтобы, например, выгоды от применения параллельного вычисления чисел Фибоначчи не сводились на нет накладными расходами создания стека для каждого потока. Мне это действительно нравилось. Я впервые имел дело с таким замысловатым компьютером.

А до этого я поднимал Лисп на новых типах машин. Обычно это означало, что кто-то уже написал компилятор под новую архитектуру железа и скомпилировал загрузчик Лиспа. Затем я брал бинарный, вроде бы работающий код и расшифровывал формат загрузчика новой машины, чтобы затем написать небольшую программу на Си, которая бы загрузила бинарные файлы на страницу памяти, сделала ее исполняемой и передала ей управление. После чего, вполне возможно, вы получали командную строку Лиспа и могли вручную загружать другие программы.

Из-за отсутствия нормальной документации этот процесс для каждой новой архитектуры был непростым делом. Приходилось компилировать код на Си, а затем просматривать и редактировать его в Emacs байт за байтом. Давайте-ка посмотрим, что же произойдет, если вот этот бит установить в ноль... Рухнет или нет?

Сейбел: Когда вы говорите, что не было нормальной документации, это значит, что документация была неточной или что ее не было вовсе?

Завински: Нет, документация была, но зачастую она не отвечала действительности. Возможно, ошибка вкралась несколькими версиями раньше - кто знает? Но в определенный момент ты изменяешь этот бит, и машина уже не воспринимает твою программу как исполняемый модуль, и тебе приходится выяснять, что же произошло.

Сейбел: Ну, такое случается сплошь и рядом, начиная от низкоуровневого системного программирования и заканчивая высокоуровневым API, когда всё начинает работать совсем не так, как ты ожидаешь, или не так, как написано в документации. Как вы справлялись с этим?

Завински: Да просто начинаешь ожидать этого. Чем раньше поймешь, что сбился с пути, тем раньше сможешь выяснить, где именно. Лично я пытался создать исполняемый файл. Я знал, что компилятор Си может создавать исполняемые файлы. Поэтому алгоритм работы был такой: берешь хороший исполняемый файл и начинаешь его ковырять, пока он не превратится в плохой. Это основной механизм обратной разработки (reverse engineering).

Думаю, именно в компании Lucid я исправил самый сложный компьютерный баг. Я дошел до момента выполнения исполняемого файла, когда тот пытался загрузить интерпретатор Лиспа, но после выполнения 500 инструкций процесс загрузки падал. Тогда я начал выполнять процесс загрузки пошагово, чтобы выяснить, где же он падает. Хотя это было бессмысленно, создавалось впечатление, что процесс падал каждый раз в другом месте. Я стал исследовать ассемблерный код компьютерной архитектуры, о которой имел лишь смутное представление. Наконец до меня дошло. “Господи, при пошаговом выполнении он делает что-то не то. Возможно проблема связана с временными задержками”. В итоге я понял, что происходило: дело в том, что это была одна из первых машин с упреждающим исполнением команд[6]. В этом случае выполнялись обе ветви кода[7]. Но GDB[8] при пошаговой отладке выполнял только одну из ветвей. Так что баг был в GDB.

Сейбел: Здорово.

Завински: Точно. Но это меня подкосило. “Господи! Мне придется отлаживать GDB, который я первый раз вижу”. Чтобы обойти ошибку отладчика, нужно остановить выполнение процесса перед инструкцией ветвления, задать точки останова в обеих ветвях и продолжить выполнение. Именно таким способом мне удалось воспроизвести ситуацию и понять, что же происходит на самом деле. Затем я потратил около недели на исправление GDB, но так и не смог понять, в чем же дело. Я предполагал, что из-за проблем с одним из регистров отладчик считал, что всегда выполняется одна из ветвей условия или что-то в этом роде. Поэтому я изменил команду пошагового выполнения инструкций, чтобы определить, когда оно дойдет до инструкции ветвления, и там сказать: “Стоп, это не делай”. Теперь я мог просто пошагово выполнять программу. Выполнение в конце концов останавливалось, я вручную задавал точку останова и продолжал выполнение. Когда что-то отлаживаешь, понимая, что не только путь выбран неверный, так еще и инструмент никуда не годится, - что может быть хуже.

Разработка систем на Лиспе была особенно запутанной, поскольку GDB был совершенно неприменим к Лисп-коду, который не содержал никакой отладочной информации. Причина была в том, что интерпретатор Лиспа был разработан с помощью компилятора, о котором GDB не имел ни малейшего понятия. Думаю, для некоторых платформ создавались стековые фреймы, которых отладчик GDB просто не понимал. На этом этапе GDB был способен лишь на пошаговый прогон ассемблерного кода. Поэтому мы хотели избавиться от него как можно скорее.