Ошибка на миллион долларов null - Ремонт и установка крупной бытовой техники

[Обновление 2015-10-31] Дополнительная трансляция, измененная из StackOverflowПочтовыйПараграф:

Чашка! В нашей компании фамилия сотрудника Null.При использовании его фамилии в качестве термина запроса все приложения запросов сотрудников вылетали из строя! Что я должен делать?

В 1965 году кто-то допустил худшую ошибку в области информатики. Ошибка уродливее, чем обратная косая черта в Windows, более странная, чем ===, более распространенная, чем PHP, более неудачная, чем CORS, и более тревожная, чем дженерики Java. XMLHttpRequest, более сложный для понимания, чем препроцессор C, более подверженный фрагментации, чем MongoDB, и более прискорбный, чем UTF-16.

«Я называю нулевую ссылку своей ошибкой на миллиард долларов. Она была изобретена в 1965 году, когда я разработал первую всеобъемлющую систему ссылочных типов на объектно-ориентированном языке (АЛГОЛ W). Моя цель — гарантировать, что использование всех ссылок абсолютно безопасно, компилятор проверит автоматически. Но я не смог устоять перед соблазном добавить нулевые ссылки только потому, что это очень легко реализовать. Это вызвало бесчисленное количество ошибок, уязвимостей и систем. Авария могла привести к убыткам в миллиарды долларов в следующий раз. 40 лет. В последние годы люди начали использовать различные программы анализа программ, такие как Microsoft PREfix и PREfast, чтобы проверять ссылки и предупреждать, если существует риск ненулевого значения. Новые языки программирования, такие как Spec #, имеют ввел объявление ненулевых ссылок. Это решение, которое я отверг в 1965 году »-« Нулевые ссылки: ошибка на миллиард долларов »Тони Хоар, лауреат премии Тьюринга

В ознаменование 50-летия нулевой ошибки мистера Хора в этой статье объясняется, что такое null, почему это так ужасно и как этого избежать.

Что не так с NULL?

Проще говоря: NULL — это значение, которое не является значением. Вот и проблема.

Эта проблема усугубилась в самом популярном языке всех времен, и теперь у него много имен: NULL, nil, null, None, Nothing, Nil и nullptr. У каждого языка есть свои нюансы.

Некоторые из проблем, вызванных NULL, связаны только с конкретным языком, в то время как другие универсальны; некоторые — просто разные аспекты проблемы.

NULL…

Тип Subversion
Это грязно
Это особый случай
Сделать API хуже
Сделать неправильные языковые решения хуже
Сложно отлаживать
Не сочетается

1. Тип подрывной деятельности NULL

Статически типизированные языки могут проверять использование типов в программе без фактического выполнения программы и обеспечивать определенные гарантии поведения программы.

Например, в Java, если я напишуx.toUppercase(), Компилятор проверитx тип. в случае x Является String, То проверка типа прошла успешно; еслиx Является Socket, Тогда проверка типа не удалась.

При написании большого и сложного программного обеспечения статическая проверка типов является мощным инструментом. Но для Java эти отличные проверки во время компиляции имеют фатальный недостаток: любая ссылка может быть нулевой, а вызов метода нулевого объекта приведет кNullPointerException. и так,

toUppercase()Может быть произвольноStringВызов объекта. Пока неStringНулевой.
read()Может быть произвольноInputStreamВызов объекта. Пока неInputStreamНулевой.
toString()Может быть произвольноObjectВызов объекта. Пока неObjectНулевой.

Java — не единственный язык, вызывающий эту проблему; многие другие системы типов имеют те же недостатки, включая, конечно, язык AGOL W.

В этих языках NULL выходит за рамки проверки типов. Он незаметно превзошел проверку типа, дождался времени выполнения и, наконец, выпустил сразу большое количество ошибок. NULL — это ничто, и в то же время это ничто.

2. NULL беспорядочный

Во многих случаях null не имеет смысла. К сожалению, если язык позволяет чему-либо быть нулевым, ну, тогда все может быть нулевым.

Программисты на Java пишут о риске синдрома запястного канала

if (str == null || str.equals(«»)) {

}

И добавляем в C #String.IsNullOrEmptyОбычная грамматика

if (string.IsNullOrEmpty(str)) {

}

Черт!

Каждый раз, когда вы пишете код, который путает пустые строки с пустыми строками, команда Guava плачет. -Google Guava

хорошо сказано. Но когда ваша система типов (например, Java или C #) допускает NULL везде, вы не можете надежно исключить возможность NULL и неизбежно где-то запутаетесь.

Возможность нулевого повсюду вызвала такую проблему, добавлена Java 8@NonNullМарк, попробуй ретроспективно устранить этот дефект в системе его типов.

3. NULL — это особый случай.

Учитывая, что NULL не является значением, но также играет роль значения, NULL, естественно, становится предметом различных специальных методов обработки.

указатель

Например, рассмотрим следующий код C ++:

char c = ‘A’;

char *myChar = &c;

std::cout << *myChar << std::endl;

myChar Является char *, Что означает, что это указатель, то есть сохранить адрес памяти вcharв. Компилятор это проверит. Следовательно, следующий код недействителен:

char *myChar = 123; // compile error

std::cout << *myChar << std::endl;

Потому что123Нет гарантии, что это одинchar, Итак, компиляция не удалась. В любом случае, если поменять номер на0(0 является NULL в C ++), тогда его можно скомпилировать с помощью:

char *myChar = 0;

std::cout << *myChar << std::endl; // runtime error

с 123То же самое, NULL на самом деле неcharадрес. Но на этот раз компилятор все еще позволяет его компилировать, потому что0(NULL) — особый случай.

Нить

Есть еще один особый случай, который встречается в символьной строке, оканчивающейся на NULL в языке C. Это немного отличается от других примеров, потому что здесь нет указателей или ссылок. Однако идея о том, что это не ценность, а также играет роль ценности, все еще существует, здесь нетcharНо это играетcharСуществуют в виде.

Строка C представляет собой последовательность байтов и заканчивается байтом NUL (0).

Следовательно, каждый символ строки C может быть любым из 256 байтов, кроме 0 (то есть символа NUL). Это не только делает длину строки линейной операцией времени; что еще хуже, это означает, что строки C не могут использоваться в ASCII или расширенном ASCII. Вместо этого они могут использоваться только для ASCIIZ, который обычно не используется.

Исключение одного символа NUL вызвало бесчисленное количество ошибок: странное поведение API, уязвимости безопасности и переполнение буфера.

NULL — это наихудшая ошибка в строках C; точнее, строка, заканчивающаяся на NUL, являетсяСамый дорогойОдин байтошибка。

4. NULL делает API плохим

В следующем примере мы отправимся в путешествие в царство динамически типизированных языков, где NULL еще раз докажет, что это ужасная ошибка.

Хранилище ключей и значений

Предположим, мы создаем класс Ruby, который будет действовать как хранилище значений ключей. Это может быть кеш, интерфейс для базы данных ключ-значение и т. Д. Создадим простой и универсальный API:

class Store

# associate key with value

def set(key, value)

...

end

# get value associated with key, or return nil if there is no such key

def get(key)

...

end

Мы можем представить подобные классы на многих языках (Python, JavaScript, Java, C # и т. Д.).

Теперь предположим, что наша программа имеет медленный или ресурсоемкий метод поиска чьего-либо номера телефона — возможно, путем подключения к сетевой службе.

Чтобы повысить производительность, мы будем использовать локальное хранилище в качестве кеша для сопоставления имени человека с его номером телефона.

store = Store.new()

store.set(‘Bob’, ‘801-555-5555’)

store.get(‘Bob’) # returns ‘801-555-5555’, which is Bob’s number

store.get(‘Alice’) # returns nil, since it does not have Alice

Однако у некоторых людей нет номера телефона (т.е. их номер телефона равен нулю). Мы по-прежнему будем кэшировать эту информацию, поэтому нам не нужно ее пополнять позже.

store = Store.new()

store.set(‘Ted’, nil) # Ted has no phone number

store.get(‘Ted’) # returns nil, since Ted does not have a phone number

Но теперь это означает, что наши результаты неоднозначны! Это может означать:

Этого человека нет в кеше (Алиса)
Этот человек существует в кеше, но у него нет номера телефона (Том)

Одна ситуация требует дорогостоящего перерасчета, другая требует немедленного реагирования. Но наш код недостаточно сложен, чтобы различать эти два случая.

В реальном коде подобные ситуации часто возникают сложным и незаметным образом. Следовательно, простой и универсальный API может сразу стать особым случаем, сбивая с толку источник беспорядочного поведения с нулевым значением.

Используйте одинcontains()Способ ремонтаStoreКласс может быть полезным. Но это вводит повторные поиски, что приводит к снижению производительности и условиям гонки.

Двойные неприятности

У JavaScript такая же проблема, но она возникает вКаждый объект。

Если атрибуты объекта не существуют, JS вернет значение, указывающее, что у объекта отсутствуют атрибуты. Разработчики JavaScript выбрали это значение равным нулю.

Они беспокоятся о том, когда свойство существует и для него установлено значение null. «Талант» в том, что JavaScript добавляет undefined, чтобы отличать свойства с нулевыми значениями от несуществующих свойств.

Но что, если свойство существует и его значение не определено? Странно то, что JavaScript остановился на этом и не предоставил «super undefined».

JavaScript предлагает не только одну, но и две формы NULL.

5. NULL ухудшает неправильные языковые решения

Java незаметно преобразует ссылки в основные типы. Добавление null делает ситуацию еще более странной.

Например, следующий код не компилируется:

int x = null; // compile error

Этот код компилируется и передается:

Integer i = null;

int x = i; // runtime error

Хотя он сообщит, когда код запускаетсяNullPointerException ошибка.

Обращение к нулевому методу члена достаточно плохо; еще хуже, если вы никогда не видели вызываемый метод.

6. NULL сложно отлаживать.

Чтобы объяснить, насколько проблематичным является NULL, хорошим примером является C ++. Вызов функции-члена для указания на NULL-указатель не обязательно приводит к сбою программы. Хуже того: этомайПриведет к сбою программы.

#include <iostream>

struct Foo {

int x;

void bar() {

std::cout << «La la la» << std::endl;

}

void baz() {

std::cout << x << std::endl;

}

};

int main() {

Foo *foo = NULL;

foo->bar(); // okay

foo->baz(); // crash

}

Когда я использую gcc для компиляции приведенного выше кода, первый вызов выполняется успешно, а второй — нет.

Почему?foo->bar()Это известно во время компиляции, поэтому компилятор избегает поиска в виртуальной таблице во время выполнения и преобразует его в статический вызов, аналогичныйFoo_bar(foo), Возьмите это как первый параметр. Потому чтоbarНет косвенной ссылки на указатель NULL, поэтому он работает успешно. НоbazИмеется ссылка на указатель NULL, который вызывает segfault.

Но мы будемbarСтаньте виртуальной функцией. Это означает, что его реализация может быть отменена подклассом.

...

virtual void bar() {

...

В качестве виртуальной функцииfoo->bar()ЯвляетсяfooВыполните поиск в виртуальной таблице для типа среды выполнения, чтобы предотвратитьbar()Был переписан. Потому чтоfooИмеет значение NULL, текущая программа будетfoo->bar()Это предложение рухнуло, потому что мы превратили функцию в виртуальную.

int main() {

Foo *foo = NULL;

foo->bar(); // crash

foo->baz();

}

NULL сделалmainДля программистов функций отладка этого кода становится очень сложной и неинтуитивной.

Действительно, ссылка на NULL не определена в стандарте C ++, поэтому технически мы не должнылюбая ситуацияУдивлен. Кроме того, это непатологический, распространенный, очень простой и реальный пример.Этот пример является одним из многих примеров, когда NULL на практике непостоянен.

7. NULL нельзя комбинировать

Языки программирования построены на возможности компоновки: способности применять одну абстракцию к другой. Это может быть наиболее важной особенностью любого языка, библиотеки, фреймворка, модели, API или шаблона проектирования: возможность использовать другие функции ортогонально.

Фактически, компоновка — действительно основная проблема, стоящая за многими из этих проблем. Например,StoreНет возможности компоновки между API, возвращающим nil несуществующему значению, и сохранением nil для несуществующего телефонного номера.

Для C #NullableЧтобы разобраться с некоторыми проблемами, связанными с NULL. Вы можете включить в тип необязательность (пустоту).

int a = 1; // integer

int? b = 2; // optional integer that exists

int? c = null; // optional integer that does not exist

Но это вызвало серьезный недостаток, то естьNullableНе применимо ни к какомуT. Применяется только к непустымT. Например, это не сделаетStoreПроблема исправлена любым способом.

Прежде всего stringМожет быть пустым; вы не можете создать непустойstring
Даже еслиstringНе пусто, поэтому создайтеstring? Может быть, но все равно нельзя исключить неоднозначность нынешней ситуации. Нет string？？

решение

NULL стало настолько распространенным явлением, что многие думают, что это необходимо. NULL присутствует во многих языках низкого и высокого уровня в течение долгого времени и кажется важным, как целочисленная арифметика или ввод-вывод.

не так! У вас может быть полный язык программирования без NULL. Проблема с NULL — это нечисловое значение, дозорный, особый случай, который концентрируется на всем остальном.

Вместо этого нам нужно, чтобы сущность содержала некоторую информацию о (1) содержит ли она значение и (2) содержащееся значение, если есть содержащееся значение. И эта сущность должна уметь «содержать» любой тип. Это идея Haskell’s Maybe, Java’s Optional, Swift’s Optional и т. Д.

Например, в ScalaSome[T]Сохранить одинTЗначение типа.NoneНет никакой ценности. Оба этиOption[T]Подтипы этих двух подтипов могут иметь значение или не иметь значения.

Читатели, не знакомые с Maybes / Options, могут подумать, что мы заменили одну форму (NULL) другой формой (None). Но есть одно отличие — обнаружить его непросто, но оно очень важно.

В языке со статической типизацией нельзя обойти систему типов, заменив любое значение None. Ничего нельзя использовать только там, где мы ожидаем появления опции. Необязательность явно выражена в типе.

В динамически типизированном языке вы не можете спутать использование Maybes / Options с содержащимися значениями.

Вернемся к предыдущемуStore, Но на этот раз можно использовать рубин. Если есть значение, тоStoreКласс возвращается со значениемSome, В противном случае вернутьNone. Для телефонных номеровSomeЭто номер телефона,NoneУказывает на отсутствие номера телефона. Так что естьДва уровня присутствия / отсутствия:Внешний MaybeУказывает, что он существует вStoreВ; внутреннийMaybeУказывает номер телефона, соответствующий этому имени. Мы успешно объединили несколькоMaybe, Это то, что мы не можем сделать с nil.

cache = Store.new()

cache.set(‘Bob’, Some(‘801-555-5555’))

cache.set(‘Tom’, None())

bob_phone = cache.get(‘Bob’)

bob_phone.is_some # true, Bob is in cache

bob_phone.get.is_some # true, Bob has a phone number

bob_phone.get.get # ‘801-555-5555’

alice_phone = cache.get(‘Alice’)

alice_phone.is_some # false, Alice is not in cache

tom_phone = cache.get(‘Tom’)

tom_phone.is_some # true, Tom is in cache

tom_phone.get.is_some #false, Tom does not have a phone number

Существенная разница в том, чтоБольше не существует союза между NULL и любым другим статически типизированным или динамически предполагаемым типом., Больше не существует объединения между существующим значением и несуществующим значением.

Используйте Maybes / Опции

Давайте продолжим обсуждение кода без NULL. Предположим, в Java 8+ у нас есть целое число, оно может существовать, а может и не существовать, и если оно существует, мы его распечатываем.

Optional<Integer> option = ...

if (option.isPresent()) {

doubled = System.out.println(option.get());

}

Замечательно. Но большая частьMaybe/OptionalРеализация, включая Java, поддерживает более практичный метод:

option.ifPresent(x -> System.out.println(x));

// or option.ifPresent(System.out::println)

Этот практический метод не только более краткий, но и более безопасный. Необходимо помнить, что если это значение не существует, тоoption.get()Произойдет ошибка. В предыдущем примереget()Получите одинifЗащита. В этом примереifPresent()Это полностью устраняет наши опасенияget()Необходимость. Это делает код явно свободным от ошибок, а не без ошибок.

Параметры можно рассматривать как набор с максимальным значением 1. Например, если есть значение, то мы можем умножить его на 2, в противном случае оставить его пустым.

При желании мы можем выполнить операцию, которая возвращает необязательное значение и стремится «сгладить» результат.

option.flatMap(x -> methodReturningOptional(x))

Если такового не существует, мы можем указать значение по умолчанию:

В целом,Maybe/OptionРеальная стоимость

Избавьтесь от небезопасных предположений о существовании и несуществовании ценностей.
Управляйте дополнительными данными проще и безопаснее
Явно заявляйте о любых предположениях о небезопасном существовании (например,.get()Метод)

Не быть NULL!

NULL — ужасный недостаток дизайна, постоянная и неизмеримая боль. Лишь немногим языкам удается избежать его ужаса.

Если вы все же выберете язык с NULL, то, по крайней мере, сознательно избегайте этой неприятности в своем собственном коде и используйте эквивалентMaybe/Option。

NULL в распространенных языках:

«Балл» определяется на основании следующих критериев:

редактировать

счет

Не относитесь слишком серьезно к «оценкам» в приведенной выше таблице. Настоящая проблема состоит в том, чтобы суммировать статус NULL на разных языках и представить альтернативы NULL, а не ранжировать часто используемые языки.

Информация на некоторых языках была изменена. По причинам совместимости во время выполнения в некоторых языках есть какие-то нулевые указатели, но они не имеют практического применения для самого языка.

Пример: Haskell’sForeign.Ptr.nullPtrОн используется в FFI (интерфейсе внешних функций) для маршалинга значений в Haskell и обратно.
Пример: SwiftUnsafePointerДолжен быть сunsafeUnwrapИли же!использовать вместе.
Контрпример: Scala, несмотря на то, что обычно избегает null, по-прежнему обрабатывает null, как Java, для улучшения взаимодействия.val x: String = null

Когда NULL ОК?

Стоит отметить, что при сокращении циклов ЦП специальное значение того же размера, например 0 или NULL, может быть очень полезным, жертвуя качеством кода на производительность. Когда это действительно важно, это удобно для низкоуровневых языков, таких как C, но на самом деле стоит оставить все как есть.

Настоящая проблема

Более распространенная проблема с NULL — это контрольные значения: эти значения такие же, как и другие значения, но имеют совершенно другое значение. Из indexOfХорошим примером является возврат индекса целого числа или целого числа -1. Другой пример — строки, оканчивающиеся на NULL. В этой статье основное внимание уделяется NULL, что придает его универсальность и реальное влияние, но так же, как Саурон — всего лишь слуга Моргота, NULL — это просто форма базовой проблемы дозорного устройства.

Источник

InfoQ Homepage

Presentations

Null References: The Billion Dollar Mistake

Summary

Tony Hoare introduced Null references in ALGOL W back in 1965 «simply because it was so easy to implement», says Mr. Hoare. He talks about that decision considering it «my billion-dollar mistake».

Bio

Sir Charles Antony Richard Hoare, commonly known as Tony Hoare, is a British computer scientist, probably best known for the development in 1960, at age 26, of Quicksort. He also developed Hoare logic, the formal language Communicating Sequential Processes (CSP), and inspired the Occam programming language.

About the conference

QCon is a conference that is organized by the community, for the community.The result is a high quality conference experience where a tremendous amount of attention and investment has gone into having the best content on the most important topics presented by the leaders in our community. QCon is designed with the technical depth and enterprise focus of interest to technical team leads, architects, and project managers.

INFOQ EVENTS

October 2-6, In-Person or Video-Only pass to recordings

QCon San Francisco 2023

Make the right decisions by uncovering how senior software developers at early adopter companies are adopting emerging trends. Register now!

Key Takeaways

Null references have historically been a bad idea
Early compilers provided opt-out switches for run-time checks, at the expense of correctness
Programming language designers should be responsible for the errors in programs written in that language
Customer requests and markets may not ask for what’s good for them; they may need regulation to build the market
If the billion dollar mistake was the null pointer, the C gets function is a multi-billion dollar mistake that created the opportunity for malware and viruses to thrive

Show notes

00:45 Thesis: historically, null references have been a bad idea.
02:15 Null references were created in 1964 — how much have they cost? Less or more than a billion dollars?
03:20 Whilst we don’t know, the amount is probably in the order of an (American) billion — more than a tenth of a billon, less than ten billion.

History of programming languages

03:35 A little on the history of the idea. Tony started as a programmer with Elliot’s [Ed: Elliot Brothers, London Ltd] in 1960, and was asked to design a new programming language.
04:10 In the library was a 23-page booklet entitled «Report on the international language ALGOL60»;, edited by Peter Naur.
04:30 Used as a basis for the new language, but left out the complicated parts such as «if»; and «then»;.
05:00 Most software was still written in machine code (including the complier).
05:25 Most assembly was simple enough to understand that when it went wrong, it could be diagnosed by following through to find out what the fault was.

Towards a high level language

05:40 Using a high level language meant you couldn’t step through the machine code.
05:50 The Elliot’s machine had 4096 locations, with a length of 4 7/8 bytes long (39 bits), although other machines had different sizes (IBM’s had 36 bits.
06:30 To shield customers from implementation details, customers were told the errors in terms of the high level programming language, instead of a hexadecimal core dump.
07:10 In order to implement error messages, an array had a check to verify whether its reference was in the bounds.
08:00 Adding checks to arrays added space and time to the program; on Tony’s first machine it ran at less than 2k operations per second (500 micro seconds per operation, and two such tests for each array bounds).
08:40 No undetected array errors, and customers didn’t know they could trade off safety for speed.
09:30 The Java language has, after 30 years, decided to replicate the decision to bounds checking arrays. [Ed: other languages, like Python, handle this as well].

Record oriented programming

10:20 Introduced the concept of an object, which could be referred to with a pointer.
10:30 With pointers, it is possible to wreak havoc with the program you are trying to test [Ed: this is the single biggest cause of security failures in modern day code].
10:55 If a floating point value or integer is used as a pointer accidentally, and the value it is pointing to is updated, then it will just as likely update the program which may then crash or cause problems now or in the future. [Ed: these days, virtual memory and page mapping takes away some of the problems about editing program code, but these weren’t present in the computers of that era.]
12:00 As a given, when invoking a function with a pointer required the type of the pointer to be declared.
13:30 The type of the program can be compile time checked from the static types.
13:45 Many years later Tony discovered that some of these ideas had been integrated for the first time, although previous examples came from both Doug Rossier’s Plex and Simula.

Records avoid subscript errors

14:35 The great thing about record handling is that you don’t need to have a subscript error, because you cannot construct a pointer that points to something that doesn’t exist, and a whole set of errors cannot occur and do not need to be checked at run-time.
15:50 Later, we asked the customers whether they wanted the option to be able turn off the type checking in production. It’s a bit like wearing a life jacket when you are practicing drills, but then taking it off the ship was sinking. The customers decided to not switch off the type checking.
17:00 We produced a compiler that would translate Fortran programs to Algol programs. It was a disaster, and no Fortran user would use it.
18:00 The reason that they couldn’t use it was because they couldn’t use any of their programs. Within a few milliseconds of running it would come up with a subscript error. The error wasn’t wanted as they just wanted the code to run.

Type checking as standard

19:00 Things have changed a bit — mainstream programming languages like Java now have subscript checking as standard, type-checked object oriented programming.
19:30 And then I went and invented the null pointer. You either have to check every reference, or you risk disaster.
19:45 Fortran programmers preferred to risk disaster; in fact, experience disaster, rather than check subscripts.
20:00 I didn’t know it a the time, but my friend Edsger Dijkstra thought the null reference was a bad idea. He said:
20:20 «If you have a null reference, then every bachelor who you represent in your object structure will seem to be married polyamocursly to the same person Null».
20:55 It brings back the same question whether you want to run your code quickly (without checks) or safely (with checks).

Disjoint unions and discrimination test

21:10 I did know there was a solution based on the idea of discrimination of objects belong to a disjoint union class; that is, two sets in which there are no members in common. For example a Vehicle class that has subtypes Car and Bus; the Car may have a luggage carrying capacity property while the Bus has a person carrying capacity. You would then have a discrimination test and do different operations based on whether it was a Bus or a Car.
23:40 The size of the program grows with the number of discrimination clauses and number of types. This allows null to be represented as a different class, which can then be passed in to functions.
24:30 The types of the pointer could then be implemented as a union of either a pointer to the null type, or a pointer to the type.
25:20 This leads to implementation problems; what happens if you assume that a pointer is a Bus but change that pointer to a Car instead?
25:55 One of the things you want is to be able to know in a high level language is that when it is created, all of its data structure is initialised. In this case, a null reference can be used to indicate that the data is missing or not known at this time. In fact, it’s the only thing that can be assigned if you have a pointer to a particular type.
26:35 If you don’t want to use null, you have to implement a sublanguage for representing how to initialise objects of the right type. If the data structure is a tree-based representation, this is achievable if you create the leaves first because they can be fully created.
27:10 It isn’t possible to create a cyclic structure using this technique; if there’s a cycle in the data structure you can start with a null pointer and then assign it once the rest of the cycle has been completed.

Introducing null

27:40 This led me to suggest that the null value is a member of every type, and a null check is required on every use of that reference variable, and it may be perhaps a billion dollar mistake.
28:00 Modern languages such as C# or Spec# and even Java are introducing the idea of non-null reference parameters, and compile time checking which verifies that they cannot possibly have null values.
28:50 The issues of overloading and inheritance make it a lot more difficult to do these when null references were originally created.
29:20 The movement must have been made based on the fact that null references were an expensive mistake.

Programming languages should be responsible for their users

30:20 A programming language designer should be responsible for the mistakes made by programmers using the language. It is a serious activity; not one that should be given to programmers with 9 months experience with assembly; they should have a strong scientific basis, a good deal of ingenuity and invention and control of detail, and a clear objective that the programs written by people using the language would be correct. free of obvious errors and free of syntactical traps.
31:40 This was the idea that led me to the idea of using proof and formal verification of programs as logical and mathematical models, is a method of conducting research into the design of good programming languages. I wasn’t too optimistic in 1969 would actually be using proofs to guarantee correctness of programs.
32:20 By looking at the programming language and whether programs written would be possible to prove the programs written in the language gives an objective measure of how easy it would be to verify the program later. If the understanding of applying a rule locally has to depend on global knowledge of the program then you haven’t done a good job in creating the programming language, and you don’t need your customers to tell you that.
33:30 In fact customers don’t tell you — it’s very easy to persuade your customers that anything that goes wrong is their fault rather than yours.
33:40 I rejected that — programming language design is a serious scientific engineering activity, and we should begin to take responsibility for the mistakes that our users make.

Designing for safety

33:55 It’s beginning to happen again — the Java programming language and its successors have all used avoidance of error as one of the criteria in the detail ed design of new features of the language, and I’m delighted to give them a great deal of credit for that — but it is only one criteria, and it is only one.
34:35 The most important criteria is backwards compatibility of everything that has gone before, with the millions or billions lines of code that have been written.
34:55 Every commercial language has to make concessions for commercial and historical reasons; but gradually, ideas change, programmers get more interested in provable correctness; production techniques, languages, checkers, analytic tools, test case generators and so on that are going to help them get their programs correct.

Safe at any speed?

35:40 The analogy that I draw is with agricultural pollution and vehicle security. When Ralph Nader first started publishing «Unsafe at any speed», what he was saying had no connection with the marketplace — customers were not asking for reliability or safety as one of their vehicles.
36:20 But gradually, customers started to demand reliability and safety, with the aid of law making and legal constraints requiring basic levels of safety to be included in every vehicle sold.
36:50 There is a possibility that the marketplace will move the reliability of programs and the language in which they&’re expressed.
37:15 For many professional engineers, they do have ideals and do pursue them in preference to not pursuing them whenever the opportunity arises. The commercial imperative that requires greater attention paid to the formal correctness of the programs is the virus.
37:50 The virus (or malware, or worm) does dreadful things by reaching the parts of the program that it doesn’t usually reach. It is no longer applicable to test the cases that are likely to arise, the virus will attack the places that are not likely to arise, and so need just the same level of testing.
38:35 It forces you to get the while program correct, not just the ones that will be used by customers, the code that will be used by viruses needs to be checked too.
38:45 And that can’t be done by testing, it has to be done by analysis.
38:55 Analysis of the source code, type-checking techniques are the simplest, but more sophisticated reasoning techniques are being used to high volume code to check that it doesn’t contain any naughty things like null reference dereferencing.

Introduction of the virus

39:30 So if I am responsible for a billion dollar mistake; and I bring it up because other designers are much more responsible.
39:40 The designers of C — one can definitely quantify. The buffer overflow is a direct result of the C language gets fnction that doesn’t check the bounds of the string input. That allowed the early viruses to get in by overwriting the return values of the code.
40:10 These simple viruses taught the world how to write malware. Without this very simple entry point, it is quite possible that nobody would ever have thought to look for the more subtle kind of thing which are now being exploited every day by people who are now motivated, skilled, and whose profession and income it is to write botware, malware.
40:45 If it hadn’t been for the gets routine in C, we might have had no malware.
40:55 Now one virus — the CodeRed virus — was estimated to have cost the world economy 4 billion dollars, because it brought down all the networks, and the interruption to business and all the ordinary banking, other business was estimated to cost that amount. There was another one later as well.
41:30 And that was more than the Millennium bug, which was estimated a little less than 4 billion dollars.

Companies mentioned

Elliot Brothers (London) Ltd

People mentioned

Peter Naur
Doug Rossier
Edsger Dijkstra
Ralph Nader

Languages mentioned

Algol60
Occam
Plex
Simula
Fortran
C#
Spec#
C

Products mentioned

ACM Turing Award speech

See more presentations with show notes

Recorded at:

Aug 25, 2009

Источник

В мире Javascript и как с этим работать

Какие ошибки в мире программного обеспечения обходятся в миллиарды долларов?

По словам Тони Хоара, ошибка 2000 года, класс ошибок, связанных с хранением и форматированием данных календаря, обойдется чуть менее чем в 4 миллиарда долларов.
CodeRed Virus, компьютерный червь, внедрившийся в компании по всему миру, вывел из строя все сети. Прерывание бизнеса и всего обычного банковского дела обошлось мировой экономике в 4 миллиарда долларов.
Null – ошибочное изобретение британского ученого-компьютерщика Тони Хоара (наиболее известного благодаря своему алгоритму быстрой сортировки) в 1964 году, который изобрел нулевые ссылки. как его «ошибка на миллиард долларов».

Кто придумал «обнулить» ошибку на миллиард долларов и почему?

Я называю это своей ошибкой на миллиард долларов. Это было изобретение нулевой ссылки в 1965 году. В то время я разрабатывал первую всеобъемлющую систему типов для ссылок в объектно-ориентированном языке (ALGOL W). Моя цель состояла в том, чтобы гарантировать, что любое использование ссылок должно быть абсолютно безопасным, с автоматической проверкой компилятором. Но я не мог устоять перед искушением добавить нулевую ссылку просто потому, что это было так легко реализовать. Это привело к бесчисленным ошибкам, уязвимостям и системным сбоям, которые, вероятно, причинили миллиарды долларов боли и ущерба за последние сорок лет. — Тони Хоар

Ссылка на нулевой указатель может быть плохой идеей. Сравнивая ссылку нулевого указателя с неразборчивым в связях прелюбодеем, он заметил, что нулевое присвоение для каждого холостяка, представленного в объектной структуре, «будет выглядеть полиаморно женатым на одном и том же человеке Null. — Эдсгар Джикстра

Что такое ошибка на миллиард долларов в контексте мира Javascript?

У нас есть два кандидата в мире Javascript, подпадающие под эту категорию:

1⃣️ Нет

Значение null записывается литералом: null. null не является идентификатором свойства глобального объекта, как может быть undefined. Вместо этого null выражает отсутствие идентификации, указывая на то, что переменная не указывает ни на какой объект. В API-интерфейсах null часто извлекается в месте, где объект можно ожидать, но объект не является релевантным.

2⃣️ Не определено

undefined — это свойство глобального объекта. То есть это переменная в глобальной области видимости. Начальное значение undefined — это примитивное значение undefined.

примитивные типы данных Javascript (ES2020),

Boolean
Null
Undefined
Number
String
BigInt
Symbol

Null и Undefined в Javascript называются «нулевыми» (ложными) значениями.

Ложные значения: Undefined, null, 0, NaN, empty string‘’, false

Нулевой или неопределенный

Несмотря на то, что поведение обоих значений является ложным, если кто-то думает Null vs Undefined как Declared vs Undeclared, это не совсем так!

Undefined может быть как объявленным, так и необъявленным.

А как насчет Null?

У Null есть свои проблемы, с которыми нужно разобраться… отлично! Давайте посмотрим на это,

Ну, typeof null == “object” — это ошибка 25-летней давности, начиная с первой версии Javascript.

В первой версии JavaScript значения хранились в 32-битных единицах, которые состояли из небольшого тега типа (1–3 бита) и фактических данных значения. Теги типа хранились в младших битах единиц. Их было пятеро:

000: object. Данные являются ссылкой на объект.
001: int. Данные представляют собой 31-битное целое число со знаком.
010: double. Данные являются ссылкой на двойное число с плавающей запятой.
100: string. Данные являются ссылкой на строку.
110: boolean. Данные являются логическими.

Из исходного кода jsapi.h, (ссылка)

#define JSVAL_OBJECT      0x0     /* untagged reference to object */
#define JSVAL_INT         0x1     /* tagged 31-bit integer value */
#define JSVAL_DOUBLE      0x2     /* tagged reference to double */
#define JSVAL_STRING      0x4     /* tagged reference to string */
#define JSVAL_BOOLEAN     0x6     /* tagged boolean value */

Два значения были особенными:

undefined(JSVAL_VOID), представляет собой целое минус (-) JSVAL_INT_POW2 (30), то есть число вне целочисленного диапазона
null(JSVAL_NULL) — это указатель NULL машинного кода, тег типа объекта плюс ссылка, равная нулю(OBJECT_TO_JSVAL(0)).

#define JSVAL_VOID              INT_TO_JSVAL(0 - JSVAL_INT_POW2(30))
#define JSVAL_NULL              OBJECT_TO_JSVAL(0)
#define JSVAL_ZERO              INT_TO_JSVAL(0)
#define JSVAL_ONE               INT_TO_JSVAL(1)
#define JSVAL_FALSE             BOOLEAN_TO_JSVAL(JS_FALSE)
#define JSVAL_TRUE              BOOLEAN_TO_JSVAL(JS_TRUE)

Теперь, когда рассмотрел его тег типа, а тег типа сказал объект. («источник»)

Строка № 10, сначала проверяет, является ли значение v undefined(VOID).
Следующая проверка в строке № 12 проверяет наличие объекта JSVAL_IS_OBJECT,
Кроме того, вызывает функциональный класс (строка № 18, 19).
И, следовательно, оценивается как Object
Впоследствии есть проверки на число, строку и логическое значение, даже не проверка на Null

Возможно, это одна из причин, по которой первая версия JavaScript была завершена за 10 дней. Позже, продолжал жить с этой проблемой, а не исправлять из-за ее тесно связанной логики в исходном исходном коде. Исправление может привести к поломке многих вещей в коде.

Работа с Null и Undefined

Начиная с ES2020, у нас есть лучший способ обработки значений Nullish в Javascript. Для текущих проектов того же можно добиться с помощью Babel.js и/или Typescript.

Необязательная цепочка (?.)

Также известен как безопасная оценка или оператор безопасности.

Длинные цепочки обращений к свойствам в Javascript приводят к ошибкам, вызывающим сбои, поскольку можно получить null или undefined (“nullish” values). Проверка наличия свойства в глубоко вложенной структуре — утомительная задача, например, рассмотрим ответ API погоды,

Чтобы получить данные о значении «Гроза», используются три подхода:

Теперь из ES2020 или TypeScript 3.7 или @babel/plugin-proposal-optional-chaining поддерживает необязательную цепочку, где можно написать так:

Нулевое объединение (??)

Оператор Nullish Coalescing (??) действует очень похоже на оператор ||, за исключением того, что мы используем не ложные значения, а nullish, что означает, что значение строго равно null или undefined.

Поддерживается с ES2020, Typescript 3.7 и @babel/plugin-proposal-nullish-coalescing-operator

Избегайте Null всеми возможными способами

Шаблон NullObject

❌ НЕПРАВИЛЬНО

✅ ВПРАВО, Шаблон NullObject

Заключительные слова

(любезно предоставлено: Максмиллиано Контьери)

Программисты используют Null как разные флаги. Он может намекать на отсутствие, неопределенность, значение, ошибку или ложное значение (значение “Nullish”). Множественная семантика приводит к ошибкам связывания.

Проблемы

Связь между вызывающими и отправляющими
Несоответствие между вызывающими и отправляющими
Если/переключатель/случай загрязняет окружающую среду
Null не полиморфен реальным объектам, поэтому NullPointerException (TypeError: null or undefined has no properties)
Null не существует в реальном мире. Таким образом, нарушается принцип биекции

Решения

Избегайте нуля
Использовать Шаблон нулевого объекта
Используйте необязательно

Исключения

API, базы данных, внешние системы, где существует NULL

Поддержка Линтера

Добавьте no-null и no-undef к вашему .eslintrc

Звук Нулевая Безопасность

В современных языках введена Sound Null Safetyили иначе известная как Void Safety для более безопасного и удобного кода, что означает, что по умолчанию язык предполагает, что переменные являются ненулевыми значениями, если явно не указано иное. .

Когда вы выбираете нулевую безопасность, типы в вашем коде не могут быть нулевыми по умолчанию, а это означает, что значения не могут быть нулевыми, если только вы не скажете, что они могут быть такими. При нулевой безопасности ваша среда выполнения ошибки нулевого разыменования превращаются в ошибки анализа времени редактирования.

Например, Dart, Swift и другие следуют Sound Null Safety.

использованная литература

Источник

[Обновление 2015-10-31] Дополнительная трансляция, измененная из StackOverflowПочтовыйПараграф:

Чашка! В нашей компании фамилия сотрудника Null.При использовании его фамилии в качестве термина запроса все приложения запросов сотрудников вылетали из строя! Что я должен делать?

«Я называю нулевую ссылку своей ошибкой на миллиард долларов. Она была изобретена в 1965 году, когда я разработал первую всеобъемлющую систему ссылочных типов на объектно-ориентированном языке (АЛГОЛ W). Моя цель — гарантировать, что использование всех ссылок абсолютно безопасно, компилятор проверит автоматически. Но я не смог устоять перед соблазном добавить нулевые ссылки только потому, что это очень легко реализовать. Это вызвало бесчисленное количество ошибок, уязвимостей и систем. Авария могла привести к убыткам в миллиарды долларов в следующий раз. 40 лет. В последние годы люди начали использовать различные программы анализа программ, такие как Microsoft PREfix и PREfast, чтобы проверять ссылки и предупреждать, если существует риск ненулевого значения. Новые языки программирования, такие как Spec #, имеют ввел объявление ненулевых ссылок. Это решение, которое я отверг в 1965 году »-« Нулевые ссылки: ошибка на миллиард долларов »Тони Хоар, лауреат премии Тьюринга

Что не так с NULL?

Проще говоря: NULL — это значение, которое не является значением. Вот и проблема.

NULL…

Тип Subversion
Это грязно
Это особый случай
Сделать API хуже
Сделать неправильные языковые решения хуже
Сложно отлаживать
Не сочетается

1. Тип подрывной деятельности NULL

toUppercase()Может быть произвольноStringВызов объекта. Пока неStringНулевой.
read()Может быть произвольноInputStreamВызов объекта. Пока неInputStreamНулевой.
toString()Может быть произвольноObjectВызов объекта. Пока неObjectНулевой.

2. NULL беспорядочный

Программисты на Java пишут о риске синдрома запястного канала

if (str == null || str.equals(«»)) {

}

И добавляем в C #String.IsNullOrEmptyОбычная грамматика

if (string.IsNullOrEmpty(str)) {

}

Черт!

Каждый раз, когда вы пишете код, который путает пустые строки с пустыми строками, команда Guava плачет. -Google Guava

3. NULL — это особый случай.

указатель

Например, рассмотрим следующий код C ++:

char c = ‘A’;

char *myChar = &c;

std::cout << *myChar << std::endl;

char *myChar = 123; // compile error

std::cout << *myChar << std::endl;

char *myChar = 0;

std::cout << *myChar << std::endl; // runtime error

Нить

Строка C представляет собой последовательность байтов и заканчивается байтом NUL (0).

4. NULL делает API плохим

Хранилище ключей и значений

class Store

# associate key with value

def set(key, value)

...

end

# get value associated with key, or return nil if there is no such key

def get(key)

...

end

Мы можем представить подобные классы на многих языках (Python, JavaScript, Java, C # и т. Д.).

store = Store.new()

store.set(‘Bob’, ‘801-555-5555’)

store.get(‘Bob’) # returns ‘801-555-5555’, which is Bob’s number

store.get(‘Alice’) # returns nil, since it does not have Alice

store = Store.new()

store.set(‘Ted’, nil) # Ted has no phone number

store.get(‘Ted’) # returns nil, since Ted does not have a phone number

Но теперь это означает, что наши результаты неоднозначны! Это может означать:

Этого человека нет в кеше (Алиса)
Этот человек существует в кеше, но у него нет номера телефона (Том)

Двойные неприятности

У JavaScript такая же проблема, но она возникает вКаждый объект。

JavaScript предлагает не только одну, но и две формы NULL.

5. NULL ухудшает неправильные языковые решения

Java незаметно преобразует ссылки в основные типы. Добавление null делает ситуацию еще более странной.

Например, следующий код не компилируется:

int x = null; // compile error

Этот код компилируется и передается:

Integer i = null;

int x = i; // runtime error

Хотя он сообщит, когда код запускаетсяNullPointerException ошибка.

Обращение к нулевому методу члена достаточно плохо; еще хуже, если вы никогда не видели вызываемый метод.

6. NULL сложно отлаживать.

#include <iostream>

struct Foo {

int x;

void bar() {

std::cout << «La la la» << std::endl;

}

void baz() {

std::cout << x << std::endl;

}

};

int main() {

Foo *foo = NULL;

foo->bar(); // okay

foo->baz(); // crash

}

Когда я использую gcc для компиляции приведенного выше кода, первый вызов выполняется успешно, а второй — нет.

Но мы будемbarСтаньте виртуальной функцией. Это означает, что его реализация может быть отменена подклассом.

...

virtual void bar() {

...

int main() {

Foo *foo = NULL;

foo->bar(); // crash

foo->baz();

}

NULL сделалmainДля программистов функций отладка этого кода становится очень сложной и неинтуитивной.

7. NULL нельзя комбинировать

int a = 1; // integer

int? b = 2; // optional integer that exists

int? c = null; // optional integer that does not exist

Прежде всего stringМожет быть пустым; вы не можете создать непустойstring
Даже еслиstringНе пусто, поэтому создайтеstring? Может быть, но все равно нельзя исключить неоднозначность нынешней ситуации. Нет string？？

решение

В динамически типизированном языке вы не можете спутать использование Maybes / Options с содержащимися значениями.

cache = Store.new()

cache.set(‘Bob’, Some(‘801-555-5555’))

cache.set(‘Tom’, None())

bob_phone = cache.get(‘Bob’)

bob_phone.is_some # true, Bob is in cache

bob_phone.get.is_some # true, Bob has a phone number

bob_phone.get.get # ‘801-555-5555’

alice_phone = cache.get(‘Alice’)

alice_phone.is_some # false, Alice is not in cache

tom_phone = cache.get(‘Tom’)

tom_phone.is_some # true, Tom is in cache

tom_phone.get.is_some #false, Tom does not have a phone number

Используйте Maybes / Опции

Optional<Integer> option = ...

if (option.isPresent()) {

doubled = System.out.println(option.get());

}

Замечательно. Но большая частьMaybe/OptionalРеализация, включая Java, поддерживает более практичный метод:

option.ifPresent(x -> System.out.println(x));

// or option.ifPresent(System.out::println)

option.flatMap(x -> methodReturningOptional(x))

Если такового не существует, мы можем указать значение по умолчанию:

В целом,Maybe/OptionРеальная стоимость

Избавьтесь от небезопасных предположений о существовании и несуществовании ценностей.
Управляйте дополнительными данными проще и безопаснее
Явно заявляйте о любых предположениях о небезопасном существовании (например,.get()Метод)

Не быть NULL!

NULL в распространенных языках:

«Балл» определяется на основании следующих критериев:

редактировать

счет

Пример: Haskell’sForeign.Ptr.nullPtrОн используется в FFI (интерфейсе внешних функций) для маршалинга значений в Haskell и обратно.
Пример: SwiftUnsafePointerДолжен быть сunsafeUnwrapИли же!использовать вместе.
Контрпример: Scala, несмотря на то, что обычно избегает null, по-прежнему обрабатывает null, как Java, для улучшения взаимодействия.val x: String = null

Когда NULL ОК?

Настоящая проблема

В мире Javascript и как с этим работать

Какие ошибки в мире программного обеспечения обходятся в миллиарды долларов?

По словам Тони Хоара, ошибка 2000 года, класс ошибок, связанных с хранением и форматированием данных календаря, обойдется чуть менее чем в 4 миллиарда долларов.
CodeRed Virus, компьютерный червь, внедрившийся в компании по всему миру, вывел из строя все сети. Прерывание бизнеса и всего обычного банковского дела обошлось мировой экономике в 4 миллиарда долларов.
Null – ошибочное изобретение британского ученого-компьютерщика Тони Хоара (наиболее известного благодаря своему алгоритму быстрой сортировки) в 1964 году, который изобрел нулевые ссылки. как его «ошибка на миллиард долларов».

Кто придумал «обнулить» ошибку на миллиард долларов и почему?

Я называю это своей ошибкой на миллиард долларов. Это было изобретение нулевой ссылки в 1965 году. В то время я разрабатывал первую всеобъемлющую систему типов для ссылок в объектно-ориентированном языке (ALGOL W). Моя цель состояла в том, чтобы гарантировать, что любое использование ссылок должно быть абсолютно безопасным, с автоматической проверкой компилятором. Но я не мог устоять перед искушением добавить нулевую ссылку просто потому, что это было так легко реализовать. Это привело к бесчисленным ошибкам, уязвимостям и системным сбоям, которые, вероятно, причинили миллиарды долларов боли и ущерба за последние сорок лет. — Тони Хоар

Ссылка на нулевой указатель может быть плохой идеей. Сравнивая ссылку нулевого указателя с неразборчивым в связях прелюбодеем, он заметил, что нулевое присвоение для каждого холостяка, представленного в объектной структуре, «будет выглядеть полиаморно женатым на одном и том же человеке Null. — Эдсгар Джикстра

Что такое ошибка на миллиард долларов в контексте мира Javascript?

У нас есть два кандидата в мире Javascript, подпадающие под эту категорию:

1⃣️ Нет

2⃣️ Не определено

примитивные типы данных Javascript (ES2020),

Boolean
Null
Undefined
Number
String
BigInt
Symbol

Null и Undefined в Javascript называются «нулевыми» (ложными) значениями.

Ложные значения: Undefined, null, 0, NaN, empty string‘’, false

Нулевой или неопределенный

Undefined может быть как объявленным, так и необъявленным.

А как насчет Null?

У Null есть свои проблемы, с которыми нужно разобраться… отлично! Давайте посмотрим на это,

Ну, typeof null == “object” — это ошибка 25-летней давности, начиная с первой версии Javascript.

000: object. Данные являются ссылкой на объект.
001: int. Данные представляют собой 31-битное целое число со знаком.
010: double. Данные являются ссылкой на двойное число с плавающей запятой.
100: string. Данные являются ссылкой на строку.
110: boolean. Данные являются логическими.

Из исходного кода jsapi.h, (ссылка)

#define JSVAL_OBJECT      0x0     /* untagged reference to object */
#define JSVAL_INT         0x1     /* tagged 31-bit integer value */
#define JSVAL_DOUBLE      0x2     /* tagged reference to double */
#define JSVAL_STRING      0x4     /* tagged reference to string */
#define JSVAL_BOOLEAN     0x6     /* tagged boolean value */

Два значения были особенными:

undefined(JSVAL_VOID), представляет собой целое минус (-) JSVAL_INT_POW2 (30), то есть число вне целочисленного диапазона
null(JSVAL_NULL) — это указатель NULL машинного кода, тег типа объекта плюс ссылка, равная нулю(OBJECT_TO_JSVAL(0)).

#define JSVAL_VOID              INT_TO_JSVAL(0 - JSVAL_INT_POW2(30))
#define JSVAL_NULL              OBJECT_TO_JSVAL(0)
#define JSVAL_ZERO              INT_TO_JSVAL(0)
#define JSVAL_ONE               INT_TO_JSVAL(1)
#define JSVAL_FALSE             BOOLEAN_TO_JSVAL(JS_FALSE)
#define JSVAL_TRUE              BOOLEAN_TO_JSVAL(JS_TRUE)

Теперь, когда рассмотрел его тег типа, а тег типа сказал объект. («источник»)

Строка № 10, сначала проверяет, является ли значение v undefined(VOID).
Следующая проверка в строке № 12 проверяет наличие объекта JSVAL_IS_OBJECT,
Кроме того, вызывает функциональный класс (строка № 18, 19).
И, следовательно, оценивается как Object
Впоследствии есть проверки на число, строку и логическое значение, даже не проверка на Null

Работа с Null и Undefined

Необязательная цепочка (?.)

Также известен как безопасная оценка или оператор безопасности.

Чтобы получить данные о значении «Гроза», используются три подхода:

Нулевое объединение (??)

Поддерживается с ES2020, Typescript 3.7 и @babel/plugin-proposal-nullish-coalescing-operator

Избегайте Null всеми возможными способами

Шаблон NullObject

❌ НЕПРАВИЛЬНО

✅ ВПРАВО, Шаблон NullObject

Заключительные слова

(любезно предоставлено: Максмиллиано Контьери)

Проблемы

Связь между вызывающими и отправляющими
Несоответствие между вызывающими и отправляющими
Если/переключатель/случай загрязняет окружающую среду
Null не полиморфен реальным объектам, поэтому NullPointerException (TypeError: null or undefined has no properties)
Null не существует в реальном мире. Таким образом, нарушается принцип биекции

Решения

Избегайте нуля
Использовать Шаблон нулевого объекта
Используйте необязательно

Исключения

API, базы данных, внешние системы, где существует NULL

Поддержка Линтера

Добавьте no-null и no-undef к вашему .eslintrc

Звук Нулевая Безопасность

Когда вы выбираете нулевую безопасность, типы в вашем коде не могут быть нулевыми по умолчанию, а это означает, что значения не могут быть нулевыми, если только вы не скажете, что они могут быть такими. При нулевой безопасности ваша среда выполнения ошибки нулевого разыменования превращаются в ошибки анализа времени редактирования.

Например, Dart, Swift и другие следуют Sound Null Safety.

использованная литература

UPDATE: интересно продолжение этой статьи? Читайте: “Контракты vs. Монады?”.

Вступление

В моих черновиках уже больше года лежит статья, в которой я хотел рассказать о проблеме разыменовывания пустых ссылок (null reference dereferencing), с подходами в разных языках и платформах. Но поскольку у меня все никак не доходили руки, а в комментариях к прошлой статье («Интервью с Бертраном Мейером») была затронута эта тема в контексте языка C#, то я решил к ней все-таки вернуться. Пусть получилось не столь фундаментально как я хотел изначально, но букв и так получилось довольно много.

Ошибка на миллиард долларов?

В марте 2009-го года сэр Тони Хоар (C.A.R. Hoare) выступил на конференции Qcon в Лондоне с докладом на тему «Нулевые ссылки: ошибка на миллиард долларов» (Null References: The Billion Dollar Mistake), в котором признался, что считает изобретение нулевых указателей одной из главных своих ошибок, стоившей индустрии миллиарды долларов.

“Я называю это своей ошибкой на миллиард долларов. Речь идет о изобретении нулевых ссылок (null reference) в 1965 году. В то время, я проектировал комплексную систему типов для ссылок в объекто-ориентированном языке программирования ALGOL W. Я хотел гарантировать, что любое использование всех ссылок будет абсолютно безопасным, с автоматической проверкой этого компилятором. Но я не смог устоять перед соблазном добавить нулевую ссылку (null reference), поскольку реализовать это было столь легко. Это решение привело к бесчисленному количеству ошибок, дыр в безопасности и падений систем, что привело, наверное, к миллиардным убыткам за последние 40 лет. В последнее время, ряд анализаторов, таких как PREfix и PREfast корпорации Microsoft были использованы для проверки валидности ссылок и выдачи предупреждений в случае, если они могли быть равными null. Совсем недавно появился ряд языков программирования, таких как Spec# с поддержкой ненулевых ссылок (non-null references). Это именно то решение, которое я отверг в 1965-м.”

Сегодня уже поздно говорить, чтоб бы было, если бы Хоар когда-то принял иное решение и более разумно посмотреть, как эти проблемы решаются в разных языках и, в частности, в языке C#.

Void Safety в Eiffel (с примерами на C#)

Одним из первых на выступление Тони Хоара отреагировал Бертран Мейер, гуру ООП и автор языка Eiffel. Предложенное Мейером решение заключается в разделении переменных всех ссылочных типов на две категории: на переменные, допускающие null (nullable references или detach references в терминах Eiffel) и на переменные, не допускающие null (not-nullable references или attach references в терминах Eiffel).

При этом по умолчанию, все переменные стали относится именно к non-nullable категории! Причина такого решения в том, что на самом деле, в подавляющем большинстве случаев нам нужны именно non-nullable ссылки, а nullable-ссылки являются исключением.

С таким разделением компилятор Eiffel может помочь программисту в обеспечении «Void Safety»: он свободно позволяет обращаться к любым членам not-nullable ссылок и требует определенного «обряда» для потенциально «нулевых» ссылок. Для этого используется несколько паттернов и синтаксических конструкций, но идея, думаю, понятна. Если переменная может быть null, то для вызова метода x.Foo() вначале требуется проверить, что x != null.

При этом, чтобы решить проблему с многопоточностью (дабы избавиться от гонок), вводится специальная синтаксическая конструкция, следующего вида:

if attached t as l then
l.f — здесь обеспечивается Void safety.
end

Если провести параллель между языком Eiffel и C#, то выглядело бы это примерно так. Все переменные ссылочного типа превратились бы в not-nullable переменные, что требовало бы их инициализации в месте объявления валидным (not null) объектом. А доступ к любым nullable переменным требовал бы какой-то магии:

// Где-то в идеальном мире
// s – not-nullable переменная
public void Foo(string s)
{
    // Никакие проверки, контркты, атрибуты не нужны
    Console.WriteLine(s.Length);
}
 
// str – nullable (detached) переменная. 
//string! аналогичен типу Option<string>
public void Boo(string! str)
{
    // Ошибка компиляции!
    // Нельзя обращаться к членам "detached" строки!
    // Console.WriteLine(str.Length);
    str.IfAttached((string s) => Console.WriteLine(s));
    // Или
    if (str != null)
        Console.WriteLine(str.Length);
}
 
public void Doo(string! str)
{
    Contract.Requires(str != null);
    // Наличие предусловия позволяет безопасным образом
    // обращаться к объекте string через ссылку str!
    Console.WriteLine(str.Length);
}

Такие изменения в языке, а также в стандартной библиотеке Eiffel позволили гарантировать отсутствие разыменовывания нулевых ссылок. Но даже с небольшим комьюнити, для внедрения этих изменений потребовалось несколько лет. Поэтому неудивительно, что нам не стоит ждать аналогичных изменений в таком языке как C#.

Более того, реалии таковы, что нам вряд ли стоит ждать появления not-nullable ссылочных типов (о чем не так давно поведал Эрик Липперт в своей статье «C#: Non-nullable Reference Types»), поэтому нам приходится изобретать различного вида велосипеды. Но прежде чем переходить к этим самым велосипедам, интересно посмотреть на подход другого языка платформы .NET – F#.

ПРИМЕЧАНИЕ
Подробнее о Void Safety в Eiffel можно почитать в статье Бертрана Мейера «Avoid a Void: The eradication of null dereferencing», а также в замечательной статье Жени Охотникова «Void safety в языке Eiffel».

Void Safety в F#

Большинство функциональных языков программирования (включая F#) решают проблему разыменовывания нулевых ссылок уже довольно давно, причем способом аналогичным рассмотренному ранее. Так, типы, объявленные в F# по умолчанию не могут быть null (нужно использовать специальный атрибут AllowNullLiteral, да и в этом случае это возможно не всегда). В F# разрешается использование литерала null, но лишь для взаимодействия со сторонним кодом, не столь продвинутым в вопросах Void Safety, написанном на таких языках как C# или VB (хотя и в этом случае иногда могут быть проблемы, см. «F# null trick»).

Для указания «отсутствующего» значения в F# вместо null принято использовать специальный тип – Option<T>. Это позволяет четко указать в сигнатуре метода, когда ожидается nullable аргумент или результат, а когда результат не должен быть null:

// Результат не может быть null
let findRecord (id: int) : Record =
    ...
 
// Результат тоже не может быть null, 
// но результат завернут в Option<Record> и может отсутствовать 
let tryFindRecord (id: int) : Option<Record> =
    ...

Так, в первом случае возвращаемое значение обязательно (и при его отсутствии будет сгенерировано исключение), а во втором случае результат может отсутствовать.

ПРИМЕЧАНИЕ
Именно этой идиоме следует стандартная библиотека F#. Так, вместо пары методов из LINQ: Single/SingleOrDefault в F# используются методы find/tryFind модулей Seq, List и других.

Поскольку «необязательные» значения может участвовать в целой цепочке событий, любой функциональный язык программирования поддерживает специальный «паттерн», который позволяет «протаскивать» значение через некоторую цепочку операций. Данный паттерн носит название «монада» и является фундаментальным в некоторых функциональных языках программирования. Я не хочу останавливаться на абстрактном описании, поскольку для этого уже есть ряд отличных источников (см. дополнительные источники в конце статьи).

Идея же достаточно простая: нам нужен простой способ работать с «завернутыми» значениями, такими как Option<T>, аналогично тому, как бы мы работали с самим типом T напрямую. Проще всего это показать на примере:

Предположим, у нас есть цепочка операций:

Попытаться найти сотрудника (tryFindEmployee), если он найден, то
взять свойство Department, если свойство не пустое, то
взять свойство BaseSalary, если свойство не пустое, то
вычислить размер заработной платы (computeSalary).
если один из этапов возвращает не содержит результата (None в случае F#), то результат должен отсутствовать (должен быть равен None), в противном случае мы получим вычисленный результат.

Это можно сделать большим набором if-ов, а можно использовать Option.bind:

let salary = 
    tryFindEmployee 42 
    |> Option.bind(fun e -> e.Department)
    |> Option.bind(fun d -> d.BaseSalary)
    |> Option.bind computeSalary

Основная идея метода bind очень простая: если Option<T> содержит значение, тогда метод bind вызывает переданный делегат с «распакованным» значением, в противном случае – просто возвращается None (отсутствие значение в типе Option). При этом делегат, переданный в метод Bind также может вернуть значение, завернутое в Option или None, если значение не получено. Такой подход позволяет легко создавать цепочки операций, не заморачиваясь кучей проверок на null на каждом этапе.

Void Safety в C#

Поскольку популярность функциональных языков существенно возросла, то не удивительно, что многие паттерны функционального программирования начали перекачивать в такие исходно объектно-ориентированные языки, как C# (авторы C# серьезно думают о добавлении в одной из новых версий Pattern Matching-а!). Поэтому не удивительно, что для решения проблемы «нулевых ссылок» очень часто начали использоваться идиомы, заимствованные из функциональных языков.

«Монада» Maybe

Одна из причин появления этой статьи заключается в попытке выяснить, насколько полезно/разумно использовать тип Maybe<T> (аналогичный типу Option<T> из F#) в языке C#. В комментариях к предыдущей заметке было высказано мнение о пользе этого подхода, но хотелось бы рассмотреть «за» и «против» более подробно.

> Используйте монадки, и не нужно париться с null. Накладывайте рестрикшен через тип.

Действительно, строгая типизация и выражение намерений через систему типов – это лучший способ для разработчика передать свои намерения. Так, не зная существующих идиом платформы .NET, очень сложно понять, в чем же разница между методами First и FirstOrDefault в LINQ, или как понять, что будет делать метод GetEmployeeById в случае отсутствия данных по сотруднику: вернет null или сгенерирует исключение? В первом случае суффикс «Default» намекает, что в случае отсутствия элемента мы получим «значение по умолчанию» (т.е. null), но что будет во втором случае – не ясно.

В этом плане подход, принятый в F# выглядит намного более приятным, ведь там методы отличаются не только именем, но и возвращаемым значением: метод find возвращает T, а tryFind возвращает Option<T>. Так почему бы не пользоваться этой же идиомой в языке C#?

Главная причина, останавливающая от повсеместного использования Option<T> в C# заключается в отсутствии повсеместного использования Option<T> в C#. Звучт бредово, но все так и есть: использование Option<T> не является стандартной идиомой для библиотек на языке C#, а значит использование своего «велосипедного» Option<T> не принесет существенной пользы.

Теперь стоит понять, а стоит ли овчинка выделки и будет ли полезным использование Option<T> лишь в своем проекте.

Обеспечивает ли Maybe<T> Void Safety?

Особенность использования Maybe заключается в том, что это лишь смягчает, но не решает полностью проблему «разыменовывания нулевых указателей». Проблема в том, что нам все равно нужен способ сказать в коде, что данная переменная типа Maybe<T> должна содержать значение в определенный момент времени. Нам не только нужен безопасный способ обработать оба возможных варианта значения переменной Maybe, но и сказать о том, что один из них в данный момент не возможен.

Давайте рассмотрим такой пример. При реализации «R# Contract Extensions» мне понадобился класс для добавления предусловий/постусловий в абстрактные методы, и методы интерфейсов. Для тех, кто не очень в курсе библиотеки Code Contracts, контракты для абстрактных методов и интерфейсов задаются отдельным классом, который помечается специальным атрибутом – ContractClassFor:

[ContractClass(typeof (AbstractClassContract))]
public abstract class AbstractClass
{
    public abstract void Foo(string str);
}
 
// Отдельный класс с контрактами абстрактного класса
[ContractClassFor(typeof (AbstractClass))]
abstract class AbstractClassContract : AbstractClass
{
    public override void Foo(string str)
    {
        Contract.Requires(str != null);
        throw new System.NotImplementedException();
    }
}

Процесс добавления контракта для абстрактного метода AbstractClass.Foo такой:

Получить «контрактный метод» текущего метода (в нашем случае нужно найти «дескриптор» метода AbstractClassContract.Foo).
Если такого метода еще нет (или нет класса AbstractClassContract), сгенерировать класс контракта с этим методом.
Получить «контрактный метод» снова (теперь мы точно должны получить «дескриптор» метода AbstractClassContract.Foo).
Добавить предусловие/постусловие в «контрактный метод».

В результате метод добавления предусловия для абстрактного метод выглядит так (см. ComboRequiresContextAction метод ExecutePsiTransaction):

var contractFunction = GetContractFunction();
if (contractFunction == null)
{
    AddContractClass();
 
    contractFunction = GetContractFunction();
    Contract.Assert(contractFunction != null);
}
 
...
 
[CanBeNull, System.Diagnostics.Contracts.Pure]
private ICSharpFunctionDeclaration GetContractFunction()
{
    return _availability.SelectedFunction.GetContractFunction();
}

Метод GetContractFunction возвращает метод класса-контракта для абстрактного класса или интерфейса (в нашем примере, для метода AbstractClass.Foo этот метод вернет AbstractClassContract.Foo, если контрактный класс существует, или null, если класса-контракта еще нет).

Как бы изменился этот метод, если бы я использовал Maybe<T> или Option<T>? Я бы убрал атрибут CanBeNull и поменял тип возвращаемого значения. Но вопрос в том, как бы использование Maybe мне помогло бы выразить, что «постусловие» этого закрытого метода меняется в зависимости от контекста? Так, при первом вызове этого метода вполне нормально, что контрактного метода еще нет и возвращаемое значение равно null (или None, в случае «монадического» решения). Однако после вызова AddContractClass (т.е. после добавления класса-контракта) возвращаемое значение точно должно быть и метод GetContractFunction обязательно должен вернуть «непустое» значение! Я никак не могу отразить это в системе типов языка C# или F#, поскольку лишь я знаю ожидаемое поведение. (Напомню, что контракты выступают в роли спецификации и задают ожидаемое поведение, отклонение от которого означает наличие багов в реализации. Так и в этом случае, если второй вызов GetContractFunction вернул null, то это значит, что в консерватории что-то сломалось и нужно лезть в код и его чинить).

Этим маленьким примером я хотел показать, что не все проблемы с разыменовыванием нулевых указателей можно решить с помощью класса Maybe, а контракты и аннотации (такие как CanBeNull) вполне может поднять «описательность» методов не меняя тип возвращаемого значения.

Использование «неявной» монады Maybe

Как уже было сказано выше, польза от Maybe будет лишь в том случае, если он будет использован всеми типами приложения. Это значит, что если ваш метод TryFind возвращает Maybe<Person>, то нужно, чтобы все «nullable» свойства класса Person тоже возвращали Maybe<T>.

Добиться повсеместного использования Maybe в любом серьезном приложении, написанном на C#, весьма проблематично, поскольку все равно останется масса «внешнего» кода, который не знает об этой идиоме. Так почему бы не воспользоваться этой же идеей, но без «заворачивания» всех типов в Maybe<T>?

Так, класс Maybe<T> (или Option<T>) является своего рода оболочкой вокруг некоторого значения, со вспомогательным методом Bind (название метода является стандартным для паттерна монада), который «разворачивает коверт» и достает из него реальное значение и передает для обработки. При этом становится очень легко строить pipe line, который мы видели в разделе, посвященном языку F#.

Но почему бы не рассматривать любую ссылку, как некую «оболочку» вокруг объекта, для которого мы добавим метод расширения с тем же смыслом, что и метод Bind класса Option? В результате, мы создадим метод, который будет «разворачивать» нашу ссылку и вызывать метод Bind (который мы переименуем в With) лишь тогда, когда текущее значение не равно null:

public static U With<T, U>(this T callSite, Func<T, U> selector) where T : class
{
    Contract.Requires(selector != null);
 
    if (callSite == null)
        return default(U);
 
    return selector(callSite);
}

В этом случае, мы сможем использовать достаточно компактный синтаксис для обхода целого дерева, каждый узел которого может вернут null. И тогда, если все «узлы» этого дерева будут не null, мы получим непустой результат, если же на одном из этапов, значение будет отсутствовать, то результат всего выражения будет null.

С методом With наш пример, рассмотренный в предыдущем разделе будет выглядеть так:

var salary = Repository.GetEmployee(42)
    .With(employee => employee.Department)
    .With(department => department.BaseSalary)
    .With(baseSalary => ComputeSalary(baseSalary));

В некоторых случаях такой простой «велосипед» может в разы сократить размер кода и здорово улучшить читабельность, особенно при работе с «глубокими» графами объектов, большинство узлов которого может содержать null. Примером такого «глубокого» графа является API Roslyn-а, а также ReSharper SDK. Именно поэтому в своем плагине для ReSharper-а я очень часто использую подобный код:

[CanBeNull]
public static IClrTypeName GetCallSiteType(this IInvocationExpression invocationExpression)
{
    Contract.Requires(invocationExpression != null);
 
    var type = invocationExpression
        .With(x => x.InvokedExpression)
        .With(x => x as IReferenceExpression)
        .With(x => x.Reference)
        .With(x => x.Resolve())
        .With(x => x.DeclaredElement)
        .With(x => x as IClrDeclaredElement)
        .With(x => x.GetContainingType())
        .Return(x => x.GetClrName());
    return type;
}

Данный тип «расковыривает» выражение вызова метода и достает тип, на котором этот вызов происходит. При этом может возникнуть вопрос с отладкой, когда результат равен null и не понятно, что же конкретно пошло не так:

clip_image002

В этом плане очень полезна новая фича в VS2013 под названием Autos, которая показывает, на каком из этапов мы получили null:

clip_image004

(В данном случае мы видим, что Resolve вернул не нулевой элемент, но DeclaredElement этого значения равен null.)

Null propagating operator ?. в C# 6.0

Поскольку проблема обработки сложных графов объектов с потенциально отсутствующими значениями, столь распространена, разработчики C# решили добавить в C# 6.0 специальный синтаксис в виде оператора «?.» (null propagating operator). Основная его идея аналогична методу Bind класса Option<T> и приведенному выше методу расширения With.

Следующие три примера эквивалентны:

var customerName1 = GetCustomer() ?.Name;
var customerName2 = GetCustomer().With(x => x.Name);
 
var tempCustomer = GetCustomer();
string customerName3 = tempCustomer != null ? tempCustomer.Name : null;

ПРИМЕЧАНИЕ
Null propagating operator не может заменить приведенные ранее методы расширения With, поскольку справа от оператора ?. может быть лишь обращение к членам текущего объекта, а произвольное выражения использовать нельзя.
Так, в случае с With мы можем сделать следующее:

var result = GetCustomer().With(x => x.Name).With(x => string.Intern(x));

В случае с “?.” нам все же понадобится временная переменная.

Заключение

Так как же можно обеспечить Void Safety в языке C#? Обеспечить полностью? Никак. Если же мы хотим уменьшить эту проблему к минимуму, то тут есть варианты.

Мне правда нравится идея явного использования типа Maybe (или Option) для получения более декларативного дизайна, но меня напрягает неуниверсальность этого подхода: для собственного кода этот подход работает «на ура», но все равно будет непоследовательным, поскольку сторонний код этой идиомой не пользуется.

Для обработки сложных графов объектов мне нравится подход с методами расширения типа With/Return для ссылочных типов + контракты для декларативного описания наличия или отсутствия значения. Мне вообще кажется, что аннотации типа CanBeNull + контракты с соответствующей поддержкой со стороны среды разработки (как в плане редактирования, так и просмотра) могут существенно упростить понимание кода и проблема сейчас именно в отсутствии такой поддержки.

После выхода C# 6.0 и появления оператора “?.” в ряде случаев можно будет отказаться от методов расширения With/Return, но иногда такие велосипеды все равно будут нужны из-за ограничений оператора “?.”.

К сожалению, без полноценных not-nullable типов обеспечить Void Safety полностью просто невозможно. Поэтому сейчас нам остается использовать разные велосипеды и надеяться на усовершенствование средств разработки, которые упростят работу с контрактами и nullable-типами.

Дополнительные ссылки

Интервью с Бертраном Мейером
Null Reference: The Billion Dollar Mistake – выступление Тони Хоара на QCon 2009
Bertrand Meyer. Avoid a Void: The eradication of null dereferencing – отличная статья Мейера о Void Safety в Eiffel.
Евгений Охотников. Void safety в языке Eiffel – описание Void Safety в Eiffel на русском языке.
Eric Lippert. «C#: Non-nullable Reference Types» – сказ о том, почему нам не стоит ждать nullable reference типов в языке C#.
Functors, applicatives, and monads in pictures – отличная статья с графическим объяснением, что такое монада.
Eric Lippert. Monads, part one – первая статья отличной серии постов Эрика Липперта о монадах. Одно из лучших описаний для C# разработчика
F# for fun and profit: The “Computation Expressions” series – цикл статей о Computation Expressions в F#. Не о монадах напрямую, но это все равно лучшее описание принципов, которые лежат в основе монад. Если имеете представление об F#, то эта серия – лучший способ разобраться в монадах.
Обсуждение null propagating operator на roslyn.codeplex.com
R# Contract Extension – R# плагин для упрощения работы с контрактами
Thinking Functionally in C# with monads.net

З.Ы. Понравился пост? Поделись с друзьями! Вам не сложно, а мне приятно;)

[Обновление 2015-10-31] Дополнительная трансляция, измененная из StackOverflowПочтовыйПараграф:

Чашка! В нашей компании фамилия сотрудника Null.При использовании его фамилии в качестве термина запроса все приложения запросов сотрудников вылетали из строя! Что я должен делать?

«Я называю нулевую ссылку своей ошибкой на миллиард долларов. Она была изобретена в 1965 году, когда я разработал первую всеобъемлющую систему ссылочных типов на объектно-ориентированном языке (АЛГОЛ W). Моя цель — гарантировать, что использование всех ссылок абсолютно безопасно, компилятор проверит автоматически. Но я не смог устоять перед соблазном добавить нулевые ссылки только потому, что это очень легко реализовать. Это вызвало бесчисленное количество ошибок, уязвимостей и систем. Авария могла привести к убыткам в миллиарды долларов в следующий раз. 40 лет. В последние годы люди начали использовать различные программы анализа программ, такие как Microsoft PREfix и PREfast, чтобы проверять ссылки и предупреждать, если существует риск ненулевого значения. Новые языки программирования, такие как Spec #, имеют ввел объявление ненулевых ссылок. Это решение, которое я отверг в 1965 году »-« Нулевые ссылки: ошибка на миллиард долларов »Тони Хоар, лауреат премии Тьюринга

Проще говоря: NULL — это значение, которое не является значением. Вот и проблема.

NULL…

Тип Subversion
Это грязно
Это особый случай
Сделать API хуже
Сделать неправильные языковые решения хуже
Сложно отлаживать
Не сочетается

1. Тип подрывной деятельности NULL

toUppercase()Может быть произвольноStringВызов объекта. Пока неStringНулевой.
read()Может быть произвольноInputStreamВызов объекта. Пока неInputStreamНулевой.
toString()Может быть произвольноObjectВызов объекта. Пока неObjectНулевой.

2. NULL беспорядочный

Программисты на Java пишут о риске синдрома запястного канала

if (str == null || str.equals(«»)) {

}

И добавляем в C #String.IsNullOrEmptyОбычная грамматика

if (string.IsNullOrEmpty(str)) {

}

Черт!

Каждый раз, когда вы пишете код, который путает пустые строки с пустыми строками, команда Guava плачет. -Google Guava

3. NULL — это особый случай.

указатель

Например, рассмотрим следующий код C ++:

char c = ‘A’;

char *myChar = &c;

std::cout << *myChar << std::endl;

char *myChar = 123; // compile error

std::cout << *myChar << std::endl;

char *myChar = 0;

std::cout << *myChar << std::endl; // runtime error

Нить

Строка C представляет собой последовательность байтов и заканчивается байтом NUL (0).

4. NULL делает API плохим

Хранилище ключей и значений

class Store

# associate key with value

def set(key, value)

...

end

# get value associated with key, or return nil if there is no such key

def get(key)

...

end

Мы можем представить подобные классы на многих языках (Python, JavaScript, Java, C # и т. Д.).

store = Store.new()

store.set(‘Bob’, ‘801-555-5555’)

store.get(‘Bob’) # returns ‘801-555-5555’, which is Bob’s number

store.get(‘Alice’) # returns nil, since it does not have Alice

store = Store.new()

store.set(‘Ted’, nil) # Ted has no phone number

store.get(‘Ted’) # returns nil, since Ted does not have a phone number

Но теперь это означает, что наши результаты неоднозначны! Это может означать:

Этого человека нет в кеше (Алиса)
Этот человек существует в кеше, но у него нет номера телефона (Том)

Двойные неприятности

У JavaScript такая же проблема, но она возникает вКаждый объект。

JavaScript предлагает не только одну, но и две формы NULL.

5. NULL ухудшает неправильные языковые решения

Java незаметно преобразует ссылки в основные типы. Добавление null делает ситуацию еще более странной.

Например, следующий код не компилируется:

int x = null; // compile error

Этот код компилируется и передается:

Integer i = null;

int x = i; // runtime error

Хотя он сообщит, когда код запускаетсяNullPointerException ошибка.

Обращение к нулевому методу члена достаточно плохо; еще хуже, если вы никогда не видели вызываемый метод.

6. NULL сложно отлаживать.

#include <iostream>

struct Foo {

int x;

void bar() {

std::cout << «La la la» << std::endl;

}

void baz() {

std::cout << x << std::endl;

}

};

int main() {

Foo *foo = NULL;

foo->bar(); // okay

foo->baz(); // crash

}

Когда я использую gcc для компиляции приведенного выше кода, первый вызов выполняется успешно, а второй — нет.

Но мы будемbarСтаньте виртуальной функцией. Это означает, что его реализация может быть отменена подклассом.

...

virtual void bar() {

...

int main() {

Foo *foo = NULL;

foo->bar(); // crash

foo->baz();

}

NULL сделалmainДля программистов функций отладка этого кода становится очень сложной и неинтуитивной.

7. NULL нельзя комбинировать

int a = 1; // integer

int? b = 2; // optional integer that exists

int? c = null; // optional integer that does not exist

Прежде всего stringМожет быть пустым; вы не можете создать непустойstring
Даже еслиstringНе пусто, поэтому создайтеstring? Может быть, но все равно нельзя исключить неоднозначность нынешней ситуации. Нет string？？

решение

В динамически типизированном языке вы не можете спутать использование Maybes / Options с содержащимися значениями.

cache = Store.new()

cache.set(‘Bob’, Some(‘801-555-5555’))

cache.set(‘Tom’, None())

bob_phone = cache.get(‘Bob’)

bob_phone.is_some # true, Bob is in cache

bob_phone.get.is_some # true, Bob has a phone number

bob_phone.get.get # ‘801-555-5555’

alice_phone = cache.get(‘Alice’)

alice_phone.is_some # false, Alice is not in cache

tom_phone = cache.get(‘Tom’)

tom_phone.is_some # true, Tom is in cache

tom_phone.get.is_some #false, Tom does not have a phone number

Используйте Maybes / Опции

Optional<Integer> option = ...

if (option.isPresent()) {

doubled = System.out.println(option.get());

}

Замечательно. Но большая частьMaybe/OptionalРеализация, включая Java, поддерживает более практичный метод:

option.ifPresent(x -> System.out.println(x));

// or option.ifPresent(System.out::println)

option.flatMap(x -> methodReturningOptional(x))

Если такового не существует, мы можем указать значение по умолчанию:

В целом,Maybe/OptionРеальная стоимость

Избавьтесь от небезопасных предположений о существовании и несуществовании ценностей.
Управляйте дополнительными данными проще и безопаснее
Явно заявляйте о любых предположениях о небезопасном существовании (например,.get()Метод)

Не быть NULL!

NULL в распространенных языках:

«Балл» определяется на основании следующих критериев:

редактировать

счет

Пример: Haskell’sForeign.Ptr.nullPtrОн используется в FFI (интерфейсе внешних функций) для маршалинга значений в Haskell и обратно.
Пример: SwiftUnsafePointerДолжен быть сunsafeUnwrapИли же!использовать вместе.
Контрпример: Scala, несмотря на то, что обычно избегает null, по-прежнему обрабатывает null, как Java, для улучшения взаимодействия.val x: String = null

Когда NULL ОК?

Настоящая проблема

В мире Javascript и как с этим работать

Какие ошибки в мире программного обеспечения обходятся в миллиарды долларов?

По словам Тони Хоара, ошибка 2000 года, класс ошибок, связанных с хранением и форматированием данных календаря, обойдется чуть менее чем в 4 миллиарда долларов.
CodeRed Virus, компьютерный червь, внедрившийся в компании по всему миру, вывел из строя все сети. Прерывание бизнеса и всего обычного банковского дела обошлось мировой экономике в 4 миллиарда долларов.
Null – ошибочное изобретение британского ученого-компьютерщика Тони Хоара (наиболее известного благодаря своему алгоритму быстрой сортировки) в 1964 году, который изобрел нулевые ссылки. как его «ошибка на миллиард долларов».

Кто придумал «обнулить» ошибку на миллиард долларов и почему?

Я называю это своей ошибкой на миллиард долларов. Это было изобретение нулевой ссылки в 1965 году. В то время я разрабатывал первую всеобъемлющую систему типов для ссылок в объектно-ориентированном языке (ALGOL W). Моя цель состояла в том, чтобы гарантировать, что любое использование ссылок должно быть абсолютно безопасным, с автоматической проверкой компилятором. Но я не мог устоять перед искушением добавить нулевую ссылку просто потому, что это было так легко реализовать. Это привело к бесчисленным ошибкам, уязвимостям и системным сбоям, которые, вероятно, причинили миллиарды долларов боли и ущерба за последние сорок лет. — Тони Хоар

Ссылка на нулевой указатель может быть плохой идеей. Сравнивая ссылку нулевого указателя с неразборчивым в связях прелюбодеем, он заметил, что нулевое присвоение для каждого холостяка, представленного в объектной структуре, «будет выглядеть полиаморно женатым на одном и том же человеке Null. — Эдсгар Джикстра

Что такое ошибка на миллиард долларов в контексте мира Javascript?

У нас есть два кандидата в мире Javascript, подпадающие под эту категорию:

1⃣️ Нет

2⃣️ Не определено

примитивные типы данных Javascript (ES2020),

Boolean
Null
Undefined
Number
String
BigInt
Symbol

Null и Undefined в Javascript называются «нулевыми» (ложными) значениями.

Ложные значения: Undefined, null, 0, NaN, empty string‘’, false

Нулевой или неопределенный

Undefined может быть как объявленным, так и необъявленным.

А как насчет Null?

У Null есть свои проблемы, с которыми нужно разобраться… отлично! Давайте посмотрим на это,

Ну, typeof null == “object” — это ошибка 25-летней давности, начиная с первой версии Javascript.

000: object. Данные являются ссылкой на объект.
001: int. Данные представляют собой 31-битное целое число со знаком.
010: double. Данные являются ссылкой на двойное число с плавающей запятой.
100: string. Данные являются ссылкой на строку.
110: boolean. Данные являются логическими.

Из исходного кода jsapi.h, (ссылка)

#define JSVAL_OBJECT      0x0     /* untagged reference to object */
#define JSVAL_INT         0x1     /* tagged 31-bit integer value */
#define JSVAL_DOUBLE      0x2     /* tagged reference to double */
#define JSVAL_STRING      0x4     /* tagged reference to string */
#define JSVAL_BOOLEAN     0x6     /* tagged boolean value */

Два значения были особенными:

undefined(JSVAL_VOID), представляет собой целое минус (-) JSVAL_INT_POW2 (30), то есть число вне целочисленного диапазона
null(JSVAL_NULL) — это указатель NULL машинного кода, тег типа объекта плюс ссылка, равная нулю(OBJECT_TO_JSVAL(0)).

#define JSVAL_VOID              INT_TO_JSVAL(0 - JSVAL_INT_POW2(30))
#define JSVAL_NULL              OBJECT_TO_JSVAL(0)
#define JSVAL_ZERO              INT_TO_JSVAL(0)
#define JSVAL_ONE               INT_TO_JSVAL(1)
#define JSVAL_FALSE             BOOLEAN_TO_JSVAL(JS_FALSE)
#define JSVAL_TRUE              BOOLEAN_TO_JSVAL(JS_TRUE)

Теперь, когда рассмотрел его тег типа, а тег типа сказал объект. («источник»)

Строка № 10, сначала проверяет, является ли значение v undefined(VOID).
Следующая проверка в строке № 12 проверяет наличие объекта JSVAL_IS_OBJECT,
Кроме того, вызывает функциональный класс (строка № 18, 19).
И, следовательно, оценивается как Object
Впоследствии есть проверки на число, строку и логическое значение, даже не проверка на Null

Работа с Null и Undefined

Необязательная цепочка (?.)

Также известен как безопасная оценка или оператор безопасности.

Чтобы получить данные о значении «Гроза», используются три подхода:

Нулевое объединение (??)

Поддерживается с ES2020, Typescript 3.7 и @babel/plugin-proposal-nullish-coalescing-operator

Избегайте Null всеми возможными способами

Шаблон NullObject

❌ НЕПРАВИЛЬНО

✅ ВПРАВО, Шаблон NullObject

Заключительные слова

(любезно предоставлено: Максмиллиано Контьери)

Проблемы

Связь между вызывающими и отправляющими
Несоответствие между вызывающими и отправляющими
Если/переключатель/случай загрязняет окружающую среду
Null не полиморфен реальным объектам, поэтому NullPointerException (TypeError: null or undefined has no properties)
Null не существует в реальном мире. Таким образом, нарушается принцип биекции

Решения

Избегайте нуля
Использовать Шаблон нулевого объекта
Используйте необязательно

Исключения

API, базы данных, внешние системы, где существует NULL

Поддержка Линтера

Добавьте no-null и no-undef к вашему .eslintrc

Звук Нулевая Безопасность

Когда вы выбираете нулевую безопасность, типы в вашем коде не могут быть нулевыми по умолчанию, а это означает, что значения не могут быть нулевыми, если только вы не скажете, что они могут быть такими. При нулевой безопасности ваша среда выполнения ошибки нулевого разыменования превращаются в ошибки анализа времени редактирования.

Например, Dart, Swift и другие следуют Sound Null Safety.

использованная литература

UPDATE: интересно продолжение этой статьи? Читайте: “Контракты vs. Монады?”.

Вступление

Ошибка на миллиард долларов?

Void Safety в Eiffel (с примерами на C#)

if attached t as l then
l.f — здесь обеспечивается Void safety.
end

// Где-то в идеальном мире
// s – not-nullable переменная
public void Foo(string s)
{
    // Никакие проверки, контркты, атрибуты не нужны
    Console.WriteLine(s.Length);
}
 
// str – nullable (detached) переменная. 
//string! аналогичен типу Option<string>
public void Boo(string! str)
{
    // Ошибка компиляции!
    // Нельзя обращаться к членам "detached" строки!
    // Console.WriteLine(str.Length);
    str.IfAttached((string s) => Console.WriteLine(s));
    // Или
    if (str != null)
        Console.WriteLine(str.Length);
}
 
public void Doo(string! str)
{
    Contract.Requires(str != null);
    // Наличие предусловия позволяет безопасным образом
    // обращаться к объекте string через ссылку str!
    Console.WriteLine(str.Length);
}

Void Safety в F#

// Результат не может быть null
let findRecord (id: int) : Record =
    ...
 
// Результат тоже не может быть null, 
// но результат завернут в Option<Record> и может отсутствовать 
let tryFindRecord (id: int) : Option<Record> =
    ...

Предположим, у нас есть цепочка операций:

Попытаться найти сотрудника (tryFindEmployee), если он найден, то
взять свойство Department, если свойство не пустое, то
взять свойство BaseSalary, если свойство не пустое, то
вычислить размер заработной платы (computeSalary).
если один из этапов возвращает не содержит результата (None в случае F#), то результат должен отсутствовать (должен быть равен None), в противном случае мы получим вычисленный результат.

Это можно сделать большим набором if-ов, а можно использовать Option.bind:

let salary = 
    tryFindEmployee 42 
    |> Option.bind(fun e -> e.Department)
    |> Option.bind(fun d -> d.BaseSalary)
    |> Option.bind computeSalary

Void Safety в C#

«Монада» Maybe

> Используйте монадки, и не нужно париться с null. Накладывайте рестрикшен через тип.

Обеспечивает ли Maybe<T> Void Safety?

[ContractClass(typeof (AbstractClassContract))]
public abstract class AbstractClass
{
    public abstract void Foo(string str);
}
 
// Отдельный класс с контрактами абстрактного класса
[ContractClassFor(typeof (AbstractClass))]
abstract class AbstractClassContract : AbstractClass
{
    public override void Foo(string str)
    {
        Contract.Requires(str != null);
        throw new System.NotImplementedException();
    }
}

Процесс добавления контракта для абстрактного метода AbstractClass.Foo такой:

Получить «контрактный метод» текущего метода (в нашем случае нужно найти «дескриптор» метода AbstractClassContract.Foo).
Если такого метода еще нет (или нет класса AbstractClassContract), сгенерировать класс контракта с этим методом.
Получить «контрактный метод» снова (теперь мы точно должны получить «дескриптор» метода AbstractClassContract.Foo).
Добавить предусловие/постусловие в «контрактный метод».

var contractFunction = GetContractFunction();
if (contractFunction == null)
{
    AddContractClass();
 
    contractFunction = GetContractFunction();
    Contract.Assert(contractFunction != null);
}
 
...
 
[CanBeNull, System.Diagnostics.Contracts.Pure]
private ICSharpFunctionDeclaration GetContractFunction()
{
    return _availability.SelectedFunction.GetContractFunction();
}

Использование «неявной» монады Maybe

public static U With<T, U>(this T callSite, Func<T, U> selector) where T : class
{
    Contract.Requires(selector != null);
 
    if (callSite == null)
        return default(U);
 
    return selector(callSite);
}

С методом With наш пример, рассмотренный в предыдущем разделе будет выглядеть так:

var salary = Repository.GetEmployee(42)
    .With(employee => employee.Department)
    .With(department => department.BaseSalary)
    .With(baseSalary => ComputeSalary(baseSalary));

[CanBeNull]
public static IClrTypeName GetCallSiteType(this IInvocationExpression invocationExpression)
{
    Contract.Requires(invocationExpression != null);
 
    var type = invocationExpression
        .With(x => x.InvokedExpression)
        .With(x => x as IReferenceExpression)
        .With(x => x.Reference)
        .With(x => x.Resolve())
        .With(x => x.DeclaredElement)
        .With(x => x as IClrDeclaredElement)
        .With(x => x.GetContainingType())
        .Return(x => x.GetClrName());
    return type;
}

clip_image002

clip_image004

(В данном случае мы видим, что Resolve вернул не нулевой элемент, но DeclaredElement этого значения равен null.)

Null propagating operator ?. в C# 6.0

Следующие три примера эквивалентны:

var customerName1 = GetCustomer() ?.Name;
var customerName2 = GetCustomer().With(x => x.Name);
 
var tempCustomer = GetCustomer();
string customerName3 = tempCustomer != null ? tempCustomer.Name : null;

var result = GetCustomer().With(x => x.Name).With(x => string.Intern(x));

В случае с “?.” нам все же понадобится временная переменная.

Заключение

Дополнительные ссылки

Интервью с Бертраном Мейером
Null Reference: The Billion Dollar Mistake – выступление Тони Хоара на QCon 2009
Bertrand Meyer. Avoid a Void: The eradication of null dereferencing – отличная статья Мейера о Void Safety в Eiffel.
Евгений Охотников. Void safety в языке Eiffel – описание Void Safety в Eiffel на русском языке.
Eric Lippert. «C#: Non-nullable Reference Types» – сказ о том, почему нам не стоит ждать nullable reference типов в языке C#.
Functors, applicatives, and monads in pictures – отличная статья с графическим объяснением, что такое монада.
Eric Lippert. Monads, part one – первая статья отличной серии постов Эрика Липперта о монадах. Одно из лучших описаний для C# разработчика
F# for fun and profit: The “Computation Expressions” series – цикл статей о Computation Expressions в F#. Не о монадах напрямую, но это все равно лучшее описание принципов, которые лежат в основе монад. Если имеете представление об F#, то эта серия – лучший способ разобраться в монадах.
Обсуждение null propagating operator на roslyn.codeplex.com
R# Contract Extension – R# плагин для упрощения работы с контрактами
Thinking Functionally in C# with monads.net

З.Ы. Понравился пост? Поделись с друзьями! Вам не сложно, а мне приятно;)

Время на прочтение
5 мин

Количество просмотров 123K

Ошибка дизайна

Именно так и никак иначе: null в C# — однозначно ошибочное решение, бездумно скопированное из более ранних языков.

Самое страшное: в качестве значения любого ссылочного типа может использоваться универсальный предатель — null, на которого никак не среагирует компилятор. Зато во время исполнения легко получить нож в спину — NullReferenceException. Обрабатывать это исключение бесполезно: оно означает безусловную ошибку в коде.
Перец на рану: сбой (NRE при попытке разыменования) может находится очень далеко от дефекта (использование null там, где ждут полноценный объект).
Упитанный пушной зверек: null неизлечим — никакие будущие нововведения в платформе и языке не избавят нас от прокаженного унаследованного кода, который физически невозможно перестать использовать.

Этот ящик Пандоры был открыт еще при создании языка ALGOL W великим Хоаром, который позднее назвал собственную идею ошибкой на миллиард долларов.

Лучшая историческая альтернатива

Разумеется, она была, причем очевидная по современным меркам

Унифицированный Nullable для значимых и ссылочных типов.
Разыменование Nullable только через специальные операторы (тернарный — ?:, Элвиса — ?., coalesce — ??), предусматривающие обязательную обработку обоих вариантов (наличие или отсутствие объекта) без выбрасывания исключений.

Примеры:

object o = new object(); // ссылочный тип - корректная инициализация
object o = null; // ссылочный тип - ошибка компиляции, так как null недопустим
object? n = new object; // nullable тип - корректная инициализация
object? n = null; // nullable тип - корректная инициализация
object o = n; // ссылочный тип - ошибка компиляции, типы object и object? несовместимы
object o = n ?? new object(); // разыменование с fallback значением (coalesce), дополнительное значение будет вычислено только если n != null
Type t = n ? value.GetType() : typeof(object); // специальный тернарный оператор - value означает значение n, если оно не null
Type? t = n ? value.GetType(); // бинарная форма оператора ? - возвращает null, если первый операнд null, иначе вычисляет второй операнд и возвращает его, завернутого в nullable

В этом случае NRE отсутствует по определению: возможность присвоить или передать null определяется типом значения, конвертация с выбросом исключения отсутствует.

Самое трагичное, что все это не было откровением и даже новинкой уже к моменту проектирования первой версии языка. Увы, тогда матерых функциональщиков в команде Хейлсберга не было.

Лекарства для текущей реальности

Хотя прогноз очень серьезный, летального исхода можно избежать за счет применения различных практик и инструментов. Способы и их особенности пронумерованы для удобства ссылок.

Явные проверки на null в операторе if. Очень прямолинейный способ с массой серьезных недостатков.
1. Гигантская масса шумового кода, единственное назначение которого — выбросить исключение поближе к месту предательства.
2. Основной сценарий, загроможденный проверками, читается плохо
3. Требуемую проверку легко пропустить или полениться написать
4. Проверки можно добавлять отнюдь не везде (например, это нельзя сделать для автосвойств)
5. Проверки не бесплатны во время выполнения.
Атрибут NotNull. Немного упрощает использование явных проверок
1. Позволяет использовать статический анализ
2. Поддерживается R#
3. Требует добавления изрядного количества скорее вредного, чем бесполезного кода: в львиной доле вариантов использования null недопустим, а значит атрибут придется добавлять буквально везде.
Паттерн проектирования Null object. Очень хороший способ, но с ограниченной сферой применения.
1. Позволяет не использовать проверок на null там, где существует эквивалент нуля в виде объекта: пустой IEnumerable, пустой массив, пустая строка, ордер с нулевой суммой и т.п. Самое впечатляющее применение — автоматическая реализация интерфейсов в мок-библиотеках.
2. Бесполезен в остальных ситуация: как только вам потребовалось отличать в коде нулевой объект от остальных — вы имеете эквивалент null вместо null object, что является уже двойным предательством: неполноценный объект, который даже NRE не выбрасывает.
Конвенция о возврате живых объектов по умолчанию. Очень просто и эффективно.
1. Любой метод или свойство, для которых явно не заявлена возможность возвращать null, должны всегда предоставлять полноценный объект. Для поддержания достаточно выработки хорошей привычки, например, посредством ревью кода.
2. Разработчики сторонних библиотек ничего про ваше соглашение не знают
3. Нарушения соглашения выявить непросто.
Конвенция о стандартных способах явно указать что свойство или метод может вернуть null: например, префикс Try или суффикс OrDefault в имени метода. Органичное дополнение к возврату полноценных объектов по умолчанию. Достоинства и недостатки те же.
Атрибут CanBeNull. Добрый антипод-близнец атрибута NotNull.
1. Поддерживается R#
2. Позволяет помечать явно опасные места, вместо массовой разметки по площадям как NotNull
3. Неудобен в случае когда null возвращается часто.
Операторы C# (тернарный, Элвиса, coalesce)
1. Позволяют элегантно и лаконично организовать проверку и обработку null значений без потери прозрачности основного сценария обработки.
2. Практически не упрощают выброс ArgumentException при передаче null в качестве значения NotNull параметра.
3. Покрывают лишь некоторую часть вариантов использования.
4. Остальные недостатки те же, что и у проверок в лоб.
Тип Optional. Позволяет явно поддержать отсутствие объекта.
1. Можно полностью исключить NRE
2. Можно гарантировать наличие обработки обоих основных вариантов на этапе компиляции.
3. Против легаси этот вариант немного помогает, вернее, помогает немного.
4. Во время исполнения помимо дополнительных инструкций добавляется еще и memory traffic
Монада Maybe. LINQ для удобной обработки случаев как наличия, так и отсутствия объекта.
1. Сочетает элегантность кода с полнотой покрытия вариантов использования.
2. В сочетании с типом Optional дает кумулятивный эффект.
3. Отладка затруднена, так как с точки зрения отладчика вся цепочка вызовов является одной строкой.
4. Легаси по-прежнему остается ахиллесовой пятой.
Программирование по контракту.
1. В теории почти идеал, на практике все гораздо печальнее.
2. Библиотека Code Contracts скорее мертва, чем жива.
3. Очень сильное замедление сборки, вплоть до невозможности использовать в цикле редактирование-компиляция-отладка.
Пакет Fody/NullGuard. Автоматические проверки на null на стероидах.
1. Проверяется все: передача параметров, запись, чтение и возврат значений, даже автосвойства.
2. Никакого оверхеда в исходном коде
3. Никаких случайных пропусков проверок
4. Поддержка атрибута AllowNull — с одной стороны это очень хорошо, а с другой — аналогичный атрибут у решарпера другой.
5. С библиотеками, агрессивно использующими null, требуется довольно много ручной работы по добавлению атрибутов AllowNull
6. Поддержка отключения проверки для отдельных классов и целых сборок
7. Используется вплетение кода после компиляции, но время сборки растет умеренно.
8. Сами проверки работают только во время выполнения.
9. Гарантируется выброс исключения максимально близко к дефекту (возврату null туда, где ожидается реальный объект).
10. Тотальность проверок помогает даже при работе с легаси, позволяя как можно быстрее обнаружить, пометить и обезвредить даже null, полученный из чужого кода.
11. Если отсутствие объекта допустимо — NullGuard сможет помочь только при попытках передать его куда не следует.
12. Вычистив дефекты в тестовой версии, можно собрать промышленную из тех же исходников с отключенными проверками, получив нулевую стоимость во время выполнения при гарантии сохранения всей прочей логики.
Ссылочные типы без возможности присвоения null (если добавят в одну из будущих версий C#)
1. Проверки во время компиляции.
2. Можно полностью ликвидировать NRE в новом коде.
3. В реальности не реализовано, надеюсь, что только пока
4. Единообразия со значимыми типами не будет.
5. Легаси достанет и здесь.

Итоги

Буду краток — все выводы в таблице:

Настоятельная рекомендация	Антипаттерн	На ваш вкус и потребности
4, 5, 7, 11, 12 (когда и если будет реализовано)	1, 2	3, 6, 8, 9, 10

На предвосхищение ООП через 20 лет не претендую, но дополнениям и критике буду очень рад.

Обновление

добавил примеры кода к утопической альтернативе.

Источник

Время на прочтение
3 мин

Количество просмотров 22K

Рыцарь в образовании и компьютерных науках, мужик, в честь которого назвали логику, первый, кто признался в своей ошибке на миллиард долларов, разработчик qsort, празднует сегодня, 11 января, свое 82-летие. (Наверняка вместе с Кнутом.)

QuickSort

Побеседовав с Колмогоровым за флягой чая в МГУ в 1960, Хоар разработал один из самых быстрых известных универсальных алгоритмов сортировки массивов: в среднем O(n log n) обменов при упорядочении n элементов. Подробнее на Википедии.

Если кому влом читать, то вот объяснение танцем:

Логика Хоара

Формальная система с набором логических правил, предназначенных для доказательства корректности компьютерных программ. Была предложена в 1969 году английским учёным в области информатики и математической логики Хоаром, позже развита самим Хоаром и другими исследователями.Первоначальная идея была предложена в работе Флойда, который опубликовал похожую систему в применении к блок-схемам. (Подробнее на Википедии.)

Взаимодействующие последовательные процессы (англ. communicating sequential processes, CSP)

Это транспьютер

Формальный язык для описания моделей взаимодействия в параллельных системах. Относится к математическим теориям параллелизма, известных как исчисление процессов (или алгебра процессов), основанных на передаче сообщений по каналам. Оказал влияние на разработку языка Оккам, Limbo, Go.

Теория CSP была впервые описана в статье Чарльза Э. Хоара в 1978 году. Эта первоначальная версия была неудачной, так как не представляла неограниченный индетерминизм[en]. Впоследствии под влиянием идей, заимствованных из модели Акторов Карла Хьюитта, теория была значительно изменена. (В современных CSP Хоара от 1985 года используется неограниченный индетерминизм). C тех пор значительно развита. На практике CSP применялась в качестве инструмента формальной спецификации систем с параллелизмом (concurrency), таких как, например, транспьютера T9000 или безопасной системы электронной коммерции. Теория CSP до сих пор является предметом активных исследований в плане расширения практической применимости, в частности, увеличения размеров анализируемых систем. (Подробнее на Википедии.)

Проблема обедающих философов

Проблема была сформулирована в 1965 году Эдсгером Дейкстрой как экзаменационное упражнение для студентов. В качестве примера был взят конкурирующий доступ к ленточному накопителю. Вскоре проблема была сформулирована Ричардом Хоаром в том виде, в каком она известна сегодня

Пять безмолвных философов сидят вокруг круглого стола, перед каждым философом стоит тарелка спагетти. Вилки лежат на столе между каждой парой ближайших философов.

Каждый философ может либо есть, либо размышлять. Приём пищи не ограничен количеством оставшихся спагетти — подразумевается бесконечный запас. Тем не менее, философ может есть только тогда, когда держит две вилки — взятую справа и слева (альтернативная формулировка проблемы подразумевает миски с рисом и палочки для еды вместо тарелок со спагетти и вилок).

Каждый философ может взять ближайшую вилку (если она доступна), или положить — если он уже держит её. Взятие каждой вилки и возвращение её на стол являются раздельными действиями, которые должны выполняться одно за другим.

Суть проблемы заключается в том, чтобы разработать модель поведения (параллельный алгоритм), при котором ни один из философов не будет голодать, то есть будет вечно чередовать приём пищи и размышления. (Подробнее на Википедии.)

Ошибка на миллиард

В 2009 году на конференции QCon Хоар принес извинение:

«I call it my billion-dollar mistake. It was the invention of the null reference in 1965. At that time, I was designing the first comprehensive type system for references in an object oriented language (ALGOL W). My goal was to ensure that all use of references should be absolutely safe, with checking performed automatically by the compiler. But I couldn’t resist the temptation to put in a null reference, simply because it was so easy to implement. This has led to innumerable errors, vulnerabilities, and system crashes, which have probably caused a billion dollars of pain and damage in the last forty years. In recent years, a number of program analysers like PREfix and PREfast in Microsoft have been used to check references, and give warnings if there is a risk they may be non-null. More recent programming languages like Spec# have introduced declarations for non-null references. This is the solution, which I rejected in 1965.»

Пруф видео тут.

Видеолекция «Could computers understand their own programs»

С днем рождения!

Источник

Что не так с NULL?

NULL…

1. Тип подрывной деятельности NULL

2. NULL беспорядочный

3. NULL — это особый случай.

4. NULL делает API плохим

5. NULL ухудшает неправильные языковые решения

6. NULL сложно отлаживать.

7. NULL нельзя комбинировать

решение

Когда NULL ОК?

Summary

Bio

About the conference

INFOQ EVENTS

QCon San Francisco 2023

Key Takeaways

Show notes

Companies mentioned

People mentioned

Languages mentioned

Products mentioned

See more presentations with show notes

В мире Javascript и как с этим работать

Какие ошибки в мире программного обеспечения обходятся в миллиарды долларов?

Кто придумал «обнулить» ошибку на миллиард долларов и почему?

Что такое ошибка на миллиард долларов в контексте мира Javascript?

примитивные типы данных Javascript (ES2020),

Нулевой или неопределенный

Работа с Null и Undefined

Шаблон NullObject

Заключительные слова

Звук Нулевая Безопасность

использованная литература

Что не так с NULL?

NULL…

1. Тип подрывной деятельности NULL

2. NULL беспорядочный

3. NULL — это особый случай.

4. NULL делает API плохим

5. NULL ухудшает неправильные языковые решения

6. NULL сложно отлаживать.

7. NULL нельзя комбинировать

решение

Когда NULL ОК?

В мире Javascript и как с этим работать

Какие ошибки в мире программного обеспечения обходятся в миллиарды долларов?

Кто придумал «обнулить» ошибку на миллиард долларов и почему?

Что такое ошибка на миллиард долларов в контексте мира Javascript?

примитивные типы данных Javascript (ES2020),

Нулевой или неопределенный

Работа с Null и Undefined

Шаблон NullObject

Заключительные слова

Звук Нулевая Безопасность

использованная литература

Вступление

Ошибка на миллиард долларов?

Void Safety в Eiffel (с примерами на C#)

Void Safety в F#

Void Safety в C#

«Монада» Maybe

Обеспечивает ли Maybe<T> Void Safety?

Использование «неявной» монады Maybe

Null propagating operator ?. в C# 6.0

Заключение

Дополнительные ссылки

NULL…

1. Тип подрывной деятельности NULL

2. NULL беспорядочный

3. NULL — это особый случай.

4. NULL делает API плохим

5. NULL ухудшает неправильные языковые решения

6. NULL сложно отлаживать.

7. NULL нельзя комбинировать

решение

Когда NULL ОК?

В мире Javascript и как с этим работать

Какие ошибки в мире программного обеспечения обходятся в миллиарды долларов?

Кто придумал «обнулить» ошибку на миллиард долларов и почему?