Синтаксический сахар

Эта статья нуждается в дополнительных источниках для улучшения проверяемости. Вы можете помочь улучшить эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Не подтверждённая источниками информация может быть поставлена под сомнение и удалена.

Синтаксический сахар (англ. syntactic sugar) — термин, обозначающий дополнения синтаксиса языка программирования, которые не добавляют новых возможностей, а делают использование языка более удобным для человека.

Определение

«Синтаксический сахар» — это любой элемент синтаксиса языка программирования, который даёт программисту альтернативный способ записи другой, уже имеющейся в языке синтаксической конструкции, и при этом является более удобным, или более кратким, или похожим на другой распространённый способ записи, или помогает писать программы в хорошем стиле. С формальной точки зрения синтаксический сахар ничего не меняет и выразительности языку не прибавляет, однако может заметно облегчить программисту описание некоторых операций. Одновременно синтаксический сахар, особенно при его неумеренном применении, может ухудшать читаемость кода и усложнять его поддержку. Конструкции, являющиеся синтаксическим сахаром, могут легко транслироваться в конструкции основного синтаксиса.

Необходимо отметить, что понятие синтаксического сахара во многом условно. Его использование предполагает, что из всего множества синтаксических конструкций можно выделить некоторый «базовый набор», обеспечивающий всю функциональность языка, и тогда дополнительные синтаксические средства, которые при желании можно выразить с помощью базового набора, и будут для данного языка синтаксическим сахаром. Однако многие конструкции являются взаимозаменяемыми, и далеко не всегда можно определённо сказать, какие именно из них являются базовыми, а какие — дополнительными. Например, в языке Модула-2 есть четыре вида циклов: цикл с предусловием, цикл с постусловием, цикл с шагом и безусловный цикл. Теоретически, первые три вида циклов могут быть легко выражены через последний. Являются ли они, в таком случае, синтаксическим сахаром? Обычно так не говорят, хотя формально под вышеприведённое определение они попадают.

Примеры

Массивы в Си

Массивы в Си представляют собой блоки в памяти. Доступ к элементам массива производится через указатель на начало блока памяти (то есть, на начало массива) и смещение элемента относительно начального адреса. Это может быть записано без использования специального синтаксиса для массивов (a — указатель на начало массива, i — индекс необходимого элемента, size — размер элемента данного типа в памяти): *(a + i * size), но непосредственные операции с адресами в памяти и смещениями являются большим источником ошибок программистов, поэтому язык предоставляет специальный синтаксис: a[i]. Кроме того, для массивов с size = 1 есть возможность обратиться к i-му элементу массива уж совсем экзотическим способом: i[a], что аналогично a[i], так как значение указателя i+a, очевидно, равно a+i.

Тернарная операция в Си

Другой известный пример специализированной языковой конструкции — тернарная условная операция языка Си ?:. Следующие два фрагмента кода делают одно и тоже:

int fn();
int a = 1;
int b;
if (a > 0)
    b = fn(1);
else
    b = fn(2);

int fn();
int a = 1;
int b = fn((a > 0)? 1 : 2);

Причина введения такой операции — желание вставлять проверку простых условий прямо в выражения и возможность прямо указать компилятору, что результатом проверки условия будет единственное значение. Конструкция действительно сокращает запись, но вот по поводу её удобства мнения могут быть разными. Многие считают, что сокращение записи в данном случае не окупает ухудшение читаемости кода.

Переопределение операторов

К синтаксическому сахару можно отнести и переопределение операторов, поддерживаемое многими языками программирования. В принципе, любая операция может быть оформлена как процедура (функция, метод). Переопределение операторов позволяет выполнять операции, созданные программистом, внешне так же, как и встроенные в язык.

Свойства

Ещё одним примером синтаксического сахара является концепция «свойств», поддерживаемая многими современными языками программирования. Имеется в виду объявление в классе псевдополей, которые внешне ведут себя как поля класса (имеют имя, тип, допускают присваивание и чтение), но в действительности таковыми не являются. Каждое обращение к свойству преобразуется компилятором в вызов метода доступа. Свойства совершенно не являются необходимыми (методы доступа можно вызывать и непосредственно) и используются исключительно для удобства, поскольку код с использованием свойств выглядит несколько проще и понятнее.

Критика

Не все программисты считают наличие синтаксического сахара в языках программирования и использование его программистами благом. Известна точка зрения Никлауса Вирта, которую разделяет часть программистского сообщества: согласно ей, любое расширение языка, не вызванное необходимостью, ухудшает его, так как приводит к усложнению транслятора и, соответственно, к понижению его надёжности и производительности. Одновременно возрастает сложность изучения языка и сложность сопровождения программ. Кроме того, сам факт наличия дополнительных синтаксических средств часто играет провоцирующую роль: он побуждает программиста прибегать к различным синтаксическим трюкам вместо того, чтобы глубже анализировать задачу и реализовывать более эффективные алгоритмы. Эти взгляды отразились в языках семейства Оберон, очень простых и практически лишённых синтаксического сахара.

Известен афоризм Алана Перлиса: «Синтаксический сахар вызывает рак точек с запятой». Точка с запятой («;»), являясь обязательной частью большинства популярных языков программирования, даже если в новом языке бесполезна, оставляется как необязательный элемент, так как большинство программистов имеют прочную привычку её использования. В оригинале афоризм обыгрывает созвучие английских слов semicolon (точка с запятой) и colon, последнее из которых означает не только двоеточие, но и толстый кишечник (colon cancer — рак толстого кишечника).

Чаще критика направляется на отдельные, часто встречающиеся виды синтаксического сахара: переопределение операций, свойства, сложные операции (вроде вышеупомянутой тернарной операции ?: в Си). Доводы критиков, в основном, сводятся к тому, что подобные средства, в действительности, не делают программу ни проще, ни понятнее, ни эффективнее, ни короче, но приводят к дополнительной трате ресурсов и усложняют восприятие, а значит и сопровождение программы.

Синтаксическая соль

В противоположность «синтаксическому сахару» в понятие «синтаксическая соль» (англ. syntactic salt)^[1] на жаргоне хакеров обозначает конструкции в языке программирования, которые необходимо употреблять при выполнении потенциально небезопасных действий. Таким образом, используя их, программист подтверждает, что сомнительное действие предпринято им сознательно, а не является случайной ошибкой или результатом непонимания. Так же, как «синтаксический сахар» не добавляет языку выразительности, «синтаксическая соль» не расширяет возможности языка и не нужна транслятору для корректной компиляции программы; она предназначена исключительно для людей, пользующихся данным языком. Классическим примером общеизвестной и широко применяемой «синтаксической соли» являются имеющиеся почти в любом языке со статической типизацией встроенные команды преобразования типов данных. Формально эти команды излишни (что доказывает классический язык Си, где любое преобразование типов допустимо и выполняется автоматически), но в языках, где их применение обязательно, программист вынужден каждый раз обращать внимание на то, что он выполняет потенциально опасное смешение типов (которое часто указывает на логическую ошибку в программе). В зависимости от строгости языка программирования использование «синтаксической соли» может быть обязательным или факультативным. В первом случае транслятор воспринимает её отсутствие как синтаксическую ошибку, во втором — выдаёт при трансляции предупреждение, которое программист может проигнорировать. В отличие от «синтаксического сахара», который расширяет свободу выражения программиста, «синтаксическая соль» её сужает, требуя «без причины» писать длинные конструкции.

В Jargon File написано: «синтаксическая соль вредна, поскольку повышает артериальное давление хакера». Действительно, при написании небольших программ, создаваемых и поддерживаемых одним человеком, предосторожности могут показаться излишними, однако при промышленной разработке крупных программных комплексов, поддерживаемых большими коллективами программистов (зачастую, к тому же, не самой высокой квалификации), «синтаксическая соль» помогает не ошибаться в разработке и эффективнее разбираться в коде, написанном другими разработчиками.

Примеры:

• Директива override в Delphi явно указывает на то, что помеченный ею метод подменяет виртуальный метод класса-родителя. Наличие этой директивы требует от компилятора проверить соответствие сигнатуры подменяющего и подменяемого метода, так что при изменении в базовом классе программист будет вынужден внести те же изменения в классы-потомки, иначе программа не будет компилироваться.
• Операция reinterpret_cast в C++ обеспечивает небезопасное преобразование типа. Операция не производит никакого кода, она лишь обходит контроль типов. Единственный смысл её использования — напоминание, что подобное небезопасное преобразование типов использовано намеренно.

Примечания

1. ↑ syntactic salt

Литература

• Синтаксический сахар в The Jargon File

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 14 мая 2011.