Язык программирования Perl 5

Язык программирования Perl

2-е издание, исправленное

Шохирев М.В.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

УДК 004.438Perl(07)
ББК 22
Ш82
Язык программирования Perl 5 / Шохирев М.В. - M.: Национальный Открытый Университет
“ИНТУИТ”, 2016 (Основы информационных технологий)
ISBN 5-94774-604-2

Курс знакомит с языком программирования Perl, с его принципами, основными возможностями и
особенностями в объёме, достаточном, чтобы начать разрабатывать прикладные и системные задачи,
включая программирование для сети Интернет.
Расчитанный на полугодовое изучение, курс является достаточно подробным введением в язык
программирования Perl. Описывается уникальная культура Perl и особенности, отличающие его от
других языков программирования и во многом обусловившие его популярность. Рассматриваются
основные средства программирования на языке Perl версии 5.8. Разбираются богатые возможности
языка для создания самых разных приложений, а также особый стиль программирования на Perl.
Курс ориентирован на студентов, начинающих программистов или разработчиков, применяющих
другие языки и желающих писать прикладные или системные программы на Perl.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2006-2016
(c) Шохирев М.В., 2006-2016

3

История развития Perl

В этой лекции излагается история развития языка программирования Perl, на
особенности которого сильно повлияла личность создателя языка - Ларри Уолла.
Объясняется лингвистическая основа языка Perl и его тесная связь с философией Unix.
Рассказывается об оригинальной культуре Perl, объединяющей сообщество Perlпрограммистов. Далее говорится о сферах применения Perl и рассказывается о
разработке новой, 6-й версии языка Perl. Также даются краткие сведения об установке
Perl под разными операционными системами. Цель лекции: познакомиться с историей
создания языка Perl, узнать принципы, лежащие в его основе, и источники его
особенностей. Кроме того, получить сведения, необходимые для установки системы
программирования Perl.

Создание Perl

Язык программирования Perl создал американский программист Ларри Уолл (Larry
Wall) в 1987 году, когда он работал системным программистом в компании Unisys.
Цели, которые преследовал Ларри при разработке нового языка программирования,
отражены в его названии - PERL, которое позднее стало расшифровываться как
Practical Extraction and Report Language, то есть “практический язык извлечения
“данных” и “создания” отчетов”. (Нетрудно заметить, что первые буквы всех слов
названия составляют слово PEARL - “жемчуг”. Одна из легенд о происхождении Perl
гласит, что в то время уже существовал язык с таким названием, поэтому Ларри
сократил название на одну букву, не изменив произношения. По иронии судьбы,
сегодня тот язык не помнит никто, кроме историков, а Perl известен всему миру. Хотя,
по другой версии, Ларри назвал созданный им язык по имени своей невесты.

Рис. 1.1.  Создатель языка Perl - Ларри Уолл

После того как 18 декабря 1987 года была выпущена 1-я версия языка Perl, он быстро
распространился среди пользователей сети Usenet. Несмотря на то, что в операционной
системе (ОС) Unix, для которой был создан Perl, уже имелись многочисленные и
разнообразные средства для обработки текстовой информации (awk, csh, grep, sed и
другие), новый язык полюбился огромному числу системных администраторов и
программистов. Он был легок в изучении и применении: синтаксис похож на С, Perlпрограммы не требовалось предварительно компилировать, исходные тексты было
легко модифицировать. А самое главное - это был действительно очень практичный
язык: с его помощью легко решалось большинство повседневных задач - от самых

4

простых до очень сложных. Активно пользуясь языком Perl, программисты из разных
стран направляли Ларри Уоллу предложения добавить в него новые возможности или
улучшить имеющиеся. Постепенно Perl превратился из средства обработки текстов в
среде Unix в мощную универсальную систему программирования. В середине 1990-х
годов после победоносного распространения WWW (World Wide Web) Perl стал
излюбленным инструментом web-мастеров для создания динамических сайтов и
Internet-программирования. Благодаря своим мощным встроенным средствам работы с
текстовыми данными Perl широко используется для обработки информации в
форматах HTML и XML. Кроме того, Perl стал идеальным языком для быстрого
создания прототипов сложных приложений, которые затем нетрудно превратить в
реально действующие.

О его успехе и широком признании говорит тот факт, что Perl стал непременным
компонентом любой поставки ОС семейства Unix (например, FreeBSD, Linux или
Solaris). Кроме этого, к настоящему времени Perl реализован практически для всех
современных аппаратных платформ (суперкомпьютеры, RISC, Macintosh, PC,
наладонные компьютеры и т. д.) и операционных систем (AIX, Linux, MacOS, MS-DOS,
NetWare, OS/2, QNX, Solaris, Windows, VMS - всех не перечесть!). Это дает возможность
легко переносить популярные Perl-программы из одного операционного окружения в
другое. (К слову сказать, примеры к этому курсу лекций проверялись под
операционными системами SuSE Linux 10.0, MS Windows XP Professional SP2, и MS
Pocket PC 2003 Premium Edition v. 4.20). Несомненно, его широкому применению
способствовало и то, что он распространяется бесплатно на условиях одной из
лицензий: либо GNU General Public License (GPL), либо Artistic License - на выбор. Но
главное, что в нем есть все средства, чтобы отлично выручать профессионалов и
неопытных программистов, когда требуется быстро решать разные системные и
прикладные задачи - от самых простых до весьма сложных. В результате Perl стал
одним из самых успешных проектов движения open source (с открытыми исходными
кодами) - наряду с Apache, Linux, PHP и Python.

Но прежде всего популярность Perl связана с тем, что Ларри Уолл создал
действительно необычный язык: принципы его разработки сильно отличаются от
применявшихся в программировании до этого. Новаторский характер Perl связан с
уникальными особенностями личности автора языка, Ларри Уолла, и его
разносторонними интересами.

Лингвистические корни Perl

Во время обучения в университете Ларри Уолл получил не только компьютерное, но и
лингвистическое (а также химическое и музыкальное) образование, и это, несомненно,
сильно повлияло на особенности языка Perl. (Воспитанный в религиозной семье,
молодой Ларри даже собирался стать миссионером и посвятить свою жизнь
обращению в христианство туземцев, при необходимости создавая для туземных
языков письменность, чтобы перевести на них Библию!) Рассказывая об истоках Perl,
Ларри Уолл приводил схему, воспроизведенную на рис. 1.2, на которой показано, что
Perl появился в результате слияния нескольких, на первый взгляд, несовместимых идей
и дисциплин.

5

Рис. 1.2.  Факторы, повлиявшие на создание Perl

Возможно, главная заслуга Ларри как автора Perl заключается в том, что ему удалось
создать язык, учитывающий свойства и принципы естественного языка: ситуативную
многозначность конструкций, разумную избыточность (и за счет этого стилевое
разнообразие), максимальную адаптированность к различному уровню знаний
носителей языка, гибкость и выразительность синтаксических средств. Все это придает
особый творческий вкус самому процессу “сочинительства” на этом языке. Пишущие о
языке Perl невольно употребляют термины “идиома”, “метафора”, “синоним“,
“контекст” и т.п., обычно применяемые к естественным языкам. А сам Ларри Уолл,
описывая язык Perl, широко пользуется лингвистическими терминами:
существительное, глагол, предложение, единственное и множественное число,
местоимение. Выдающийся лингвист Б.Л. Уорф заметил: “Язык формирует наш способ
мыслить и определяет, о чем мы можем думать”. Эту же мысль подтверждает Дж.
Бентли в книге “Жемчужины творчества программистов”, описывая случай, когда
именно особенности языка программирования APL натолкнули разработчика на
оригинальное решение задачи с массивами. В этом смысле Perl как язык для
воплощения замыслов программиста, не сковывает фантазию разработчика, дает ему
максимальную свободу самовыражения, а иногда даже подсказывает нестандартные
решения. При разработке языка Perl были использованы многие лингвистические
принципы. Перечислим наиболее важные из них.

Важное значение имеет принцип повторного использования. Человеческие языки
тяготеют к использованию ограниченного набора конструкций для выражения разных
значений и их повторному применению в различных контекстах. В соответствии с этим
принципом, в Perl одни и те же конструкции языка имеют различный смысл, а их
однозначное понимание определяется контекстом использования.

Принцип контекста тесно связан с предыдущим. Контекст используется в
естественных языках для правильной интерпретации смысла выражения. Подчиняясь
этому принципу, в языке Perl, например, многие функции возвращают одно значение
или список в зависимости от контекста вызова: требует ли синтаксис выражения
единичного или множественного значения.

Принцип смыслового подчеркивания в естественных языках служит для привлечения
внимания к важной части высказывания. При этом выделяемая часть обычно ставится в
начало предложения. В Perl программист может воспользоваться этим принципом для
акцентирования смысла, выбрав простое предложение с модификатором или условную
конструкцию, например:

6

$we->shall(do($it)) if $you->want($it); # или
if $you->want($it) { $we->shall(do($it)) }

Принцип свободы в естественных языках предполагает, что всегда есть несколько
вариантов выражения одной и той же мысли. Как и в естественных языках, в Perl
одного и того же результата можно достичь несколькими способами, используя
различные выразительные средства языка. Это так называемый принцип TIMTOWTDIсокращение читается “Тим Тоуди” и расшифровывается как “There is more than one way
to do it”: “есть более одного способа сделать что-то”. В соответствии с ним каждый
разработчик выбирает тот вариант языковой конструкции, который больше подходит
ему в конкретной ситуации, больше соответствует его стилю или уровню знания языка.

Подобный подход полностью противоположен строго формальному взгляду на языки
программирования, когда главными целями разработки становятся однозначность и
минимизация языковых конструкций. Но с точки зрения психологии и языкового
мышления “лингвистический подход” во многом более продуктивен, как это ни
парадоксально! Ведь он стимулирует творчество, привлекая человеческий опыт
применения естественного языка, - и писать программы на Perl становится
увлекательно и интересно. Наверное, поэтому программирующие на Perl так любят
словечко “fun” (весело, забавно).

Ларри не раз повторял, что Perl задумывался как язык, предполагающий постоянное
развитие. Поэтому в процессе его совершенствования, как и при развитии
“человеческих” языков, из других языков программирования было позаимствовано все
лучшее, практичное и удобное для разработчика. На становление Perl повлияли языки
Ada, Basic, Fortran, Lisp, Pascal и, конечно, язык C. Perl впитал в себя разные течения
компьютерной науки: процедурное, модульное, функциональное и объектноориентированное программирование, макрообработку текста, а кроме этого - культуру
ОС Unix, с ее богатым набором команд и утилит, стройной продуманной архитектурой
и унифицированным подходом к представлению данных.

Культура Unix

Решающее влияние на развитие языка Perl оказала среда Unix, в которой он
разрабатывался. С самого начала эта операционная система создавалась небольшой
группой программистов для самих себя. Поэтому принципы, заложенные в ней,
ориентированы на удобство повседневного применения человеком: все делалось
максимально функционально, кратко, единообразно. Например, большинство
системных настроек хранится в обычном текстовом виде, так что их может читать и
исправлять человек, вооруженный простым текстовым редактором. (Подумать
только, что это было сделано во времена, когда памяти было так мало, что старались
экономить даже биты данных!)

Для тех, кто знаком с операционной системой Unix, этот материал не будет новым. Но
многим программистам, работающим с MS-DOS и Windows, важно познакомиться с
принципами программирования, основанного на инструментальных средствах (software
tools), которое зародилось и развивалось вместе с ОС Unix. О них написали

7

замечательную книгу известные программисты Брайан Керниган (Brian W. Kernighan)
и Филип Плоджер (Philip Plauger). Вот основные положения этого подхода.

1. Для решения некоторой задачи разрабатываются программы небольшого размера,

каждая из которых выполняет одну функцию решаемой задачи.

2. Поставленная задача решается путем взаимодействия небольших программ за счет

последовательной обработки данных каждой из них.

3. При разработке этих небольших программ следует ориентироваться на их

максимально независимое использование, чтобы их можно было применять для
решения других задач. Таким образом, постепенно создаются инструментальные
средства (ИС) для дальнейшего универсального применения.

4. Большинство инструментальных средств разрабатываются в виде программ,

представляющих из себя фильтры, которые читают поток данных из
стандартного ввода и записывают обработанные данные в стандартный вывод.

5. Объединение инструментальных средств в приложения производится средствами

командного языка ОС: перенаправление ввода-вывода, создание программных
конвейеров (направление выходного потока одной программы на вход другой).

6. Основным форматом хранимых данных для инструментальных средств выступают

текстовые файлы, одинаково хорошо подходящие для программной обработки и
чтения их человеком.

7. Для эффективной обработки слабо структурированной текстовой информации

применяются регулярные выражения (средства поиска по шаблонам, о которых
речь пойдет в лекции 8).

Эти несложные правила определяют особенную технологию разработки программ, при
которой создаются и накапливаются гибкие инструментальные средства, легко
настраиваемые и удобно комбинируемые, с помощью которых можно решать широкий
круг задач. При этом отдельные инструментальные средства часто объединяются в
неожиданные комбинации, изначально не предусмотренные авторами при их
разработке. Это действительно очень продуктивный подход, давно и широко
применяемый среди программирующих в среде ОС Unix. Вместо продолжительной
разработки и отладки одной сложной многофункциональной программы, максимально
используются готовые проверенные и надежные компоненты - инструментальные
средства. При необходимости сравнительно быстро создаются несколько недостающих
инструментальных средств (нестандартный диалоговый ввод, необычно
форматированный отчет), также зачастую пригодных для дальнейшего применения.
Perl развил идею инструментальных средств, функциональность многих Unix-утилит
была реализована в конструкциях языка, а сам Perl стал идеальным средством для
“склеивания” нескольких приложений в большие системы. Воспитанный на идеях
Unix, Ларри Уолл сказал про свое детище: “Perl - это переносимая концентрация
культуры Unix, оазис среди пустыни…”

Философия Perl

В языке Perl к идеям Unix добавились достижения других языков программирования, и
все это было переработано в соответствии с лингвистическими принципами и
требованиями практического применения языка. Положения философии языка Perl

8

были изложены Ларри Уоллом в его знаменитой книге “Программирование на Perl” и
во множестве статей и интервью. Они часто заключены в форму изящных и
остроумных афоризмов. Один из них гласит: “Perl разработан так, чтобы легко решать
простые задачи, а трудные делать возможными”. А эмблемой Perl стал верблюд домашнее животное, не блистающее красотой и изяществом, но обладающее
уникальными способностями для выполнения трудной, кажущейся невозможной,
работы в экстремальных условиях.

Perl создавался как практичный язык, а какая же практичность без быстроты?
Программы на Perl традиционно отличаются высокой скоростью выполнения и по
быстродействию сравнимы с откомпилированными Unix-утилитами. Быстрота работы
достигается за счет того, что исполняющая система Perl читает исходный текст Perlпрограммы и компилирует его “на лету”, затем сразу интерпретирует
откомпилированную программу. Говоря об этой уникальной исполняющей системе,
сочетающей в себе компилятор и интерпретатор, принято называть ее perl
(строчными буквами, в отличие от языка программирования Perl).

Ларри Уолл в шутку (в которой, как водится, есть немалая доля истины) провозгласил
три главных добродетели программиста: лень, нетерпение, самомнение (laziness,
impatience, hubris). И Perl спроектирован так, чтобы соответствовать этим качествам
разработчика. “Ленивый” программист, часто ограниченный во времени, может
написать программу максимально компактно и быстро, поскольку в Perl есть
множество способов кратко и просто записать довольно сложные алгоритмы. К тому
же любые символы не являются обязательными, если их отсутствие не меняет смысла
программы. Например, обычную условную конструкцию

if ($x > 0) {
   print($y / $x); 
}

можно написать и по-другому - без пробелов и скобок, переместив условие в конец
оператора:

print$y/$x if$x>0;

Часто внешние обстоятельства побуждают нас к быстрейшему достижению цели. Но
при программировании на Perl терпение программиста подвергается минимальному
испытанию, поскольку Perl-программа запускается без предварительной компиляции и
выполняется очень быстро. И наконец, система программирования Perl предлагает
необычайно широкий набор средств, чтобы реализовать самые амбициозные проекты
любого программиста, даже с гипертрофированным самомнением.

Гуманные принципы, заложенные в язык Perl, нацелены на создание комфортной
обстановки при разработке программ как для новичка, так и для опытного
программиста. Одним из них стал принцип DWIM (Do What I Mean - “делай то, что я
имею в виду”), в соответствии с которым в большинстве случаев исполняющая система
Perl обеспечивает интуитивные ожидания автора программы без дополнительных
уточнений с его стороны.

9

В языке Perl учтены многие психологические особенности программистов, в том числе
даже программистская склонность “к экономии усилий”. Например, более часто
употребляемые конструкции языка записываются кратко, а редко используемые длиннее. В этом заключается так называемый принцип “кодирования Хаффмана”,
название которого восходит к широко используемому методу сжатия данных битовыми
последовательностями переменной длины, предложенному Дэвидом Хаффманом (D.A.
Huffman).

Принцип “отсутствия встроенных ограничений”, которому при всякой возможности
следуют разработчики Perl, предполагает максимум свободы для программиста,
например: длина имени переменной может достигать 252, в строках могут храниться
любые двоичные данные, строка может занимать всю доступную память, объем
используемой памяти ограничивается только ОС.

В следующих лекциях будут затронуты и другие принципы и положения философии
Perl, а также проиллюстрированы уже упомянутые.

Сообщество Perl

К настоящему времени в мире образовалось многочисленное международное
сообщество программистов, пишущих на Perl (шутливо называемое Perlfolk - “народ
Perl“). По всему миру созданы группы пользователей языка Perl. Некоторые (но далеко
не все) из них зарегистрированы в списке на сайте ссылка: www.pm.org http://www.pm.org. Развитию, продвижению и распространению языка Perl
способствовало немало выдающихся программистов, среди них: Тим Банс (Tim Bunce),
Грэхем Барр (Graham Barr), Малькольм Битти (Malcolm Beattie), Хуго Ван Дер Занден
(Hugo van der Sanden), Илья Захаревич (Ilya Zakharevich), Ник Инг-Симмонс (Nick IngSimmons), Гурусами Сарати (Gurusamy Sarathy), Линкольн Штейн (Lincoln Stein) и
многие другие, а также тысячи поклонников этого языка во всем мире. Большую
поддержку языку Perl и всему движению программного обеспечения с открытыми
исходниками (open source software) оказывает известный книжный издатель Тим
О’Рейлли (Tim O’Reilly).

Энтузиастами из разных стран написано огромное число модулей, расширяющих
возможности Perl, которые распространяются через “Всеобъемлющую сеть Perlархивов” CPAN (Comprehensive Perl Archive Network). Это грандиозное собрание
модулей начал Андреас Кениг (Andreas Kеnig), а сейчас координатором проекта
выступает Яркко Хиетаниеми (Jarkko Hietaniemi). Модули в архиве CPAN хорошо
документированы, снабжены проверочными тестами, их легко устанавливать и удобно
использовать. Авторы модулей постоянно совершенствуют их, а в тестировании
принимают участие тысячи добровольцев, так что качество исполнения весьма
высокое. На сайте CPAN и его зеркалах хранится громадное количество модулей для
решения самых разных задач: от работы с биологическими данными и музыкой в
формате MP3 до утилит шифрования и интерфейсов к самым экзотическим базам
данных. Самые популярные модули, такие как CGI.pm, включены в стандартную
поставку системы программирования Perl.

10