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