Синтаксический сахар

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.

Наверное, одной из главных областей применения «синтаксического сахара» являются собеседования, где знание хитростей языковых конструкций будет на пользу кандидату.

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): *(a + i), но непосредственные операции с адресами в памяти и смещениями являются большим источником ошибок программистов, поэтому язык предоставляет специальный синтаксис: a[i]. Кроме того, 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 прямую кишку (colon cancer — рак прямой кишки).

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

С «синтаксическим сахаром» тесно связано понятие «синтаксическая соль» (англ. syntactic salt) — на жаргоне хакеров конструкция в языке программирования, которая требует от программиста подтверждения того, что он делает. 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». Однако «промышленным» программистам, которые перегружены работой, зачастую рутинной, и квалификацией не дотягивают до хакеров, «синтаксическая соль» помогает не ошибаться.

Примеры:

• Директива override в Delphi: при изменении в базовом классе программист будет вынужден внести те же изменения в классы-потомки, иначе программа не будет компилироваться.
• Конструкция END IF в SQL.
• Операция reinterpret_cast в C++: как напоминание, что подобное преобразование типов небезопасно.

Литература

• Синтаксический сахар в The Jargon File