Introduction à la modularité ============================= Un langage de programmation doit permettre la programmation structurée. .. important:: La structuration et l'organisation modulaire sert à maintenir de grands programmes, Elles sont une nécessité Structuration d'un programme ----------------------------- La réalisation d'applications importantes oblige le programmeur ou l'équipe de développement à se poser des questions d'organisation et de structuration. Aujourd'hui, on dispose de deux grands modèles d'organisation dont les avantages et les particularités sont distincts. La modularité ~~~~~~~~~~~~~ Les données et les traitements sont regroupés au sein d'une même entité à deux facettes : d'un côté le code proprement dit, de l'autre son interface. La communication entre modules s'effectue via leur interface. La description d'un type peut être masquée en n'apparaissant pas dans l'interface du module. Ces types de données abstraits facilitent les modifications d'implantation à l'intérieur d'un module sans affecter les autres modules qui s'en servent. De plus, les modules peuvent être paramétrés par d'autres modules augmentant ainsi leur réutilisabilité. Le paradigme objet ~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Les descriptions des traitements et des données sont regroupées dans des entités appelées **classes**; un objet est une instance (valeur) d'une classe. La communication entre objets est réalisée par envoi de message, l'objet receveur détermine à l'exécution (liaison retardée) le traitement correspondant au message. En cela, la programmation objet est dirigée par les données. La structuration d'un programme provient des relations entre classes, en particulier l'héritage permet de définir une classe par extension d'une autre. En programmation objet, un **programme** est une collection d’objets qui communiquent entre eux par **message**, le **résultat** est un message envoyé à un objet particulier Comparaison entre les deux paradigmes ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Il y a dualité entre ces deux modèles. - On ne peut pas augmenter les composants d'un type dans un module (pas d'extensibilité des données), mais on peut ajouter de nouveaux traitements (extensibilité des traitements) sur ces données. - En objet, on peut ajouter des sous-classes à une classe (extensibilité des données) pour traiter des nouveaux cas, mais on ne peut pas ajouter de nouveaux traitements visibles de la classe ancêtre (pas d'extensibilité des traitements). **La combinaison des deux paradigmes offre de nouvelles extensibilités pour les traitements et les données.** Structuration et sûreté d'exécution ----------------------------------- La programmation raisonnée ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Un **programme** est le codage d'un algorithme dans un langage de programmation. La programmation consiste à modéliser un problème du monde réel sous une forme symbolique (pour faire résoudre ce problème par un ordinateur). Certains problèmes sont **indécidables** ou **ouverts**. On utilise un langage de programmation pour décrire la **solution** du programme. La sémantique du programme est le sens de chacune des constructions du langage. **Comment passer de l'énoncé d'un problème à un programme de bonne qualité ?** spécifier décrire de manière complète et rigoureuse le problème à résoudre modéliser proposer une représentation du réel qui soit accessible au calcul algorithmique transcrire La transcription du modèle algorithmique se fait dans un langage de programmation cible adapté au problème valider La validation du programme est une étape qui permet de s'assurer plus ou moins fortement que le programme produit les résultats attendus. La validation va de la série de tests unitaires (validation faible) à la preuve de programme (validation mathématique forte). La preuve de programme ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Le niveau maximum de sûreté d'exécution d'un programme est la preuve. Qu'est-ce que la preuve formelle d'un programme ? Selon la définition de Wikipédia, ce sont "des techniques permettant de raisonner rigoureusement, à l'aide de logique mathématique, sur des programmes informatiques ou du matériel électroniques, afin de démontrer leur validité par rapport à une certaine spécification." Bref c'est un raisonnement logique sur un programmme qui permet d'être sûr que le programme est valide et ne va pas planter. La preuve de programme est très peu utilisée dans l'industrie, car très coûteuse et très difficile à mettre en place. Elle quand même utilisée, mais dans des secteurs où le risque doit absolument être évacué et où il n'y a aucun droit à l'erreur. Par exemple, le secteur médical (informatique en bloc opératoire), militaire (peu d'informations nous parviennent dans ce domaine), l'aviation civile (le logiciel Astrée pour Airbus), la fusée Ariane (depuis le bug qui avait fait crasher Ariane 5 ces questions sont prises très au sérieux), et le milieu bancaire (surtout le domaine des décisions boursières : un programme chargé de lancer des décisions d'achat ou de vente à la bourse qui comporte un bug peut en quelque centièmes de secondes faire perdre des millions, voire des milliards d'euros à une banque. Le programme ne doit tout simplement pas bugger). Le model checking ~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Le model checking, l'analyse statique et l'interprétation abstraite procèdent d'une méthodologie moins lourde de validation des programmes. Ces méthodes analysent exhaustivement l'évolution du système lors de ses exécutions possibles et permetent de dire si globalement, dans un contexte donné, le programme va fonctionner correctement. Encore très lourdes, ces techniques ne sont utilisées que dans un contexte industriel de haute sécurité. Les tests d'acceptation ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Il y a plusieurs types de tests - unitaires - fonctionnels - acceptation Très utilisés dans l'industrie, les tests unitaires et fonctionnels ne testent que certaines parties du programme et permettent de dire que le programme va marcher grosso-modo à peu près. Beaucoup moins coûteux à installer, ce sont des éléments cléfs des méthodes agiles. Les Outils de linting (validation) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ - vérifications syntaxiques - vérification sémantiques - vérification sur les imports inutiles ou mal formés (imports croisés Exemple en python : pylint La dette technique ~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Au bout d'un moment le code devient du code spaghetti et les techniques sont obsolètes. Les tests permettent de solder la dette technique plus facilement. **avoir le courage de payer une dette technique, et affronter une dette technique sinon il peut y avoir un coût à payer qui sera pohibitoire.** On solde la dette technique parce que à un moment ça va devenir beaucoup trop cher à payer. Les méthodologies agiles ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ La manière dont le code est produit importe énormément. Par exemple, une méthodologie ou le **refactoring** (réécriture de code) est permis et même conseillé a plus de chance de produire du code organisé. Les méthodologies agiles produisent en général du code mieux organisé. Ce sont les méthodes de travail les plus en vogue aujourd'hui, elles mettent l'accent sur : - Du logiciel fonctionnel plutôt que de la documentation exhaustive - La réponse au changement plutôt que le suivi d'un plan - Le logiciel fonctionnel est la principale mesure d'avancement - Une attention continue à l'excellence technique et à une bonne conception améliore l'agilité - La simplicité est essentielle (il est facile de faire, il est difficile de faire simple) Le principe de base de la méthodologie Scrum par exemple est de focaliser l'équipe de façon itérative sur un ensemble de fonctionnalités à réaliser, dans des itérations de durée fixe de une à quatre semaines, appelées **sprints**. Chaque sprint possède un but à atteindre, défini par le responsable de produit, à partir duquel sont choisies les fonctionnalités à implémenter dans ce sprint. Un sprint aboutit toujours sur la livraison d'un produit partiel fonctionnel. Pendant ce temps, le facilitateur a la charge de réduire au maximum les perturbations extérieures et de résoudre les problèmes non techniques de l'équipe. Conception descendante d'un programme ------------------------------------- Il s'agit d'une méthode de résolution d'un problème. On le découpe en tâches de plus en plus fines, de plus en plus détaillées, qui aboutiront au programme final. On met des *trous* dans les algorithmes de plus haut niveau, c'est-à-dire des phrases en langage naturel. .. ifconfig: exercice **Exercice** : **Calculer la date du lendemain** .. ifconfig: correction - l'algorithme de plus bas niveau :: lendemain jour = si jour [est le dernier jour du mois] alors resultat = [calculer le 1er janvier de l'année suivante] sinon resultat = lendemain_dansl'année jour - les algorithmes de plus bas niveau :: lendemain_dans_l'année jour = si jour [est le dernier jour du mois] alors resultat = [calculer le premier jour du mois suivant] sinon resultat = jour suivant jour :: jour_suivant jour = jour + 1 et ainsi de suite jusqu'à ce que toutes les phrases soient calculables.