Perl
Perl — высокоуровневый мультипарадигменный язык программирования общего назначения, первоначально созданный для работы с текстом и извлечения данных. Название языка является акронимом от английского словосочетания «Practical Extraction and Report Language» (практический язык для извлечения данных и составления отчётов). В связи с тем, что звучание акронима совпадает с английским словом «pearl» (жемчужина), создатели языка убрали одну букву из оригинального слова. Официальным символом (маскотом) языка является верблюд. Выбор данного символа мотивируется тем, что это животное, несмотря на внешнюю непривлекательность, отличается высокой выносливостью и способностью выполнять тяжелую работу, что метафорически отражает концепцию самого языка.
Общие сведения и философия
Разработчиком языка является Ларри Уолл. При проектировании Perl он руководствовался двумя фундаментальными принципами, которые стали девизами языка. Первый девиз звучит как «Существует больше одного способа сделать это» (There is more than one way to do it), что подразумевает высокую гибкость синтаксиса и возможность решения одной и той же алгоритмической задачи множеством различных подходов. Второй девиз гласит: «Простые вещи должны быть простыми, а сложные вещи должны быть возможными».
Концептуально Perl по своей природе близок к языку C и процедурной парадигме программирования, однако он также поддерживает объектно-ориентированный и функциональный стили. Несмотря на мощную встроенную поддержку регулярных выражений, которая визуально делает код специфичным, базовая архитектура языка (переменные, присваивания, блоки кода, выделенные фигурными скобками, управляющие конструкции условных операторов и циклов) напрямую заимствована из языка C.
Поскольку язык создавался в среде операционных систем семейства Unix, на него оказали значительное влияние скриптовые языки командных оболочек и специализированные утилиты обработки текстов. В частности, механизм регулярных выражений и хеш-таблиц был во многом заимствован из языка AWK, а концепция списков и массивов — из языка программирования Лисп. Одной из характерных лексических особенностей языка является обязательная маркировка всех переменных ведущими специальными символами (сигилами), которые сразу определяют тип используемой структуры данных.
История создания
Разработка языка была начата Ларри Уоллом в 1987 году (в этом же году состоялся анонс версии Perl 1). В 1988 году была выпущена версия Perl 2, в которой механизмы обработки регулярных выражений достигли высокого уровня развития. Важной вехой в популяризации языка стал 1991 год, когда была издана классическая книга «Программирование на Perl», получившая в профессиональной среде неофициальное название «верблюжья книга» из-за иллюстрации на обложке. К моменту выхода книги актуальной версией языка являлась четвертая.
Окончательное формирование архитектуры языка связывают с выходом версии Perl 5, релиз которой состоялся 17 октября 1994 года. Именно в пятой версии была реализована полноценная поддержка сложных типов данных, модульность (пакеты) и объектно-ориентированные механизмы. С середины 1990-х и в 2000-е годы язык приобрел колоссальную популярность и стал активно развиваться силами сообщества разработчиков.
Типы данных
Система типов в языке Perl не требует строгого предварительного описания, однако тип однозначно определяется первым символом (маркером) в имени переменной. Контекст использования переменной автоматически определяет, как интерпретатор должен обрабатывать данные. В языке выделяются следующие основные типы:
Скалярные переменные. Обозначаются ведущим знаком доллара ($). Скаляр представляет собой одиночное значение: это может быть целое или вещественное число, текстовая строка, файловый дескриптор или ссылка. При присваивании данных интерпретатор автоматически определяет контекст: если переменной присваивается число, она функционирует как число, если строка — как строка. Текстовые данные могут быть заключены в одиночные или двойные кавычки. В двойных кавычках происходит автоматическая интерполяция (замена имен переменных на их значения), тогда как одиночные кавычки воспринимают текст буквально.
Массивы (списки). Обозначаются знаком «собака» (@). Представляют собой упорядоченную коллекцию скалярных значений. Доступ к конкретному элементу массива осуществляется с использованием знака доллара (например, $array), так как отдельно взятый элемент массива по своей природе является скаляром. Многомерные массивы реализуются посредством помещения в базовый список ссылок на другие списки.
Хеш-таблицы (ассоциативные массивы). Обозначаются знаком процента (%). Хеш-таблица представляет собой таблицу из двух логических столбцов, где строковому «ключу» соответствует определенное скалярное «значение». Язык предоставляет встроенные операторы для извлечения всех ключей или всех значений хеш-таблицы. В значения хешей также могут помещаться ссылки на другие хеш-таблицы, что позволяет создавать сложные многомерные структуры.
Дополнительные типы данных включают в себя файловые дескрипторы (указатели на файлы или устройства ввода-вывода для манипуляции данными), константы (задающиеся через специализированный модуль), а также записи таблицы символов, которые хранят ссылки на все переменные и символы с определенным именем в программе.
Функции и объектно-ориентированное программирование
Функции (подпрограммы) представляют собой фрагменты исполняемого кода. Для возврата значения из функции используется оператор return. Если данный оператор не указан, функция по умолчанию возвращает значение последней вычисленной внутри нее операции. Вызов return без параметров возвращает неопределенное значение, пустой список или логическое «ничего», что также является валидным результатом работы.
Объектно-ориентированная модель в базовом синтаксисе реализована достаточно просто, хотя и позволяет использовать все преимущества ООП. Объект в Perl представляет собой ссылку на сущность класса. Связывание ссылки с конкретным классом (пакетом) осуществляется с помощью встроенной функции bless. Классические конструкторы как отдельные синтаксические единицы отсутствуют; их роль выполняют обычные подпрограммы модуля, которые возвращают связанную с пакетом ссылку. При необходимости программисты могут задействовать дополнительные модули, которые обеспечивают более глубокую и строгую реализацию ООП.
Синтаксис и регулярные выражения
Главной отличительной особенностью и сильной стороной языка является мощнейший аппарат регулярных выражений, предназначенный для поиска, анализа и обработки текстовой информации.
Регулярные выражения позволяют находить заданные подстроки, подсчитывать количество их вхождений, а также осуществлять сложные замены. Оператор подстановки s позволяет не просто находить текст, но и заменять его по сложным алгоритмическим шаблонам. Вычислительная мощность регулярных выражений Perl такова, что с помощью поиска и замены символов можно реализовать практически любой алгоритм. Эффективность этих механизмов стала причиной того, что синтаксис регулярных выражений Perl был впоследствии скопирован и интегрирован в другие популярные языки, такие как PHP и JavaScript.
Благодаря лаконичности синтаксиса язык широко известен возможностью написания полноценных программ в одну строку (one-liners). Такие программы исполняются интерпретатором непосредственно из командной строки. Концептуальный пример однострочной программы, выводящей числа от одного до десяти:
perl -e 'print "$_\n" for 1..10;'
В данном примере используется ключ интерпретатора -e (указание выполнить код из текстовой строки). Цикл for 1..10 перебирает диапазон чисел от одного до десяти. Значение текущей итерации автоматически передается во встроенную зарезервированную переменную по умолчанию (обозначаемую как $_). Команда print выводит значение этой переменной и добавляет символ перехода на новую строку (\n). Таким образом, сложная логическая конструкция, требующая в языке Паскаль или C написания множества строк и объявления переменных счетчиков, в Perl реализуется крайне лаконично.
Применение и критика
Первоначально созданный для работы с текстом, язык эволюционировал в инструмент системного администрирования операционных систем семейства Unix, где он часто выступал в качестве замены или мощного расширения командных оболочек. В начале и середине 2000-х годов Perl массово применялся в веб-разработке наряду с PHP, HTML и JavaScript. На нем создавались графические модули и даже компьютерные игры.
Интерпретаторы языка встроены во многие системные утилиты и кроссплатформенные интегрированные среды разработки (IDE). Поддержка Perl по умолчанию присутствует в таких популярных текстовых редакторах для программистов, как Vim и Notepad++.
Основным объектом критики языка является скрытая избыточность: несмотря на то, что исходный код пишется крайне кратко, транслятор в процессе работы генерирует и добавляет множество дополнительных служебных структур. В результате исполняемая программа или потребление оперативной памяти может оказаться значительно больше, чем у аналогичного алгоритма, написанного на низкоуровневом языке C, где программист полностью контролирует компиляцию инструкций. Кроме того, обильное использование регулярных выражений и спецсимволов делает код, написанный другими специалистами, трудным для визуального восприятия и последующей поддержки.