Types et langages de programmation

Types et langages de
programmation
Algorithmique et Programmation
Unisciel/K.Zampieri
1
Généalogie partielle des langages
de programmation
FORTRAN
ALGOL60
LISP
COBOL
BASIC
ML
PL/1
C
SIMULA 67
PASCAL
SMALLTALK
PROLOG
ADA
C++
MODULA-2
JAVA
Plus de 4000 langages
2
Le choix d'un langage n'est pas
neutre
Y-a-t-il un langage
universel?
LISP
L'assembleur
C
PASCAL
C++
JAVA
Delphi
3
Le choix d'un langage n'est pas
neutre (2)
Un langage facilite la résolution de classes de problèmes :
• C : système d'exploitation (Unix/Linux)…
• C++ : applications de grande taille…
• JAVA, C# : applications de grande taille, web…
• LISP : prototypage, systèmes experts…
4
Paradigmes des langages évolués
(dits aussi de haut niveau)
• Désigner :
– Expliciter une entité en la nommant et en lui associant
une définition (au moins intuitive)
• Typer :
– Connaître les propriétés pertinentes d'une entité
• Paramétrer :
– Traiter un problème plus général que le problème posé
– Améliorer la résistance de la solution aux changements
– Réutiliser
5
Paradigmes des langages évolués
(dits aussi de haut niveau) (1b)
• Sérialiser :
– Construire des séquences d'actions
• Décomposer par cas :
– Découper le domaine des données initiales
• Itérer :
– Introduire un sous-problème intermédiaire paramétré
Réduire la complexité d'un problème
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Les types de programmation
Application informatique : Mise en oeuvre des traitements
des données et des relations entre les deux.
Génération 1 : Programmation Spaghettis :
• Assembleur, Fortran I, Basic
• Logique de saut « goto ». Absence totale d'entités
autonomes et modifiables indépendamment du reste du
programme.
• Code et données étroitement imbriqués.
7
Les types de programmation (2)
Génération 2 : Programmation Structurée :
• Pascal, C, Algol, Perl, Python
• Expression séparée des données et des traitements.
• Modularité :
– Données typées. Possibilité de création de types complexes.
– Structures de contrôle remplaçant les sauts.
– Notion de sous-programmes et compilation séparée (entités
autonomes).
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Les types de programmation (3)
Génération 3 : Programmation par Objets :
• Simula, SmallTalk, Eiffel, C++, Pascal objet, Java, C#
• Modularité qui regroupe les données et les traitements dans
une même entité appelée objet.
• Les objets peuvent être vus comme des tentatives de simuler
une situation réelle (objets « chronomètre », « voiture »). Les
objets réels ne sont ni des traitements purs, ni des données
pures mais une combinaison des deux.
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Les types de programmation (4)
Programmation Structurée
Programmation par Objets
Équation de WIRTH
Algorithmes + SDD
= Programmes
Équation de la POO
Méthodes + Données
= Objets
Que doit faire le
programme ?
Sur quoi porte le
programme ?
10
Les types de programmation (5)
Programmation Structurée
Données
Fonctions
Hiérarchie des
fonctions
Données
Hiérarchie des
données
Programmation par Objets
Messages
Objet
Données
Hiérarchie des
objets
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Langage de programmation
Comment rendre des instructions
« sophistiquées » (de l'humain)
compréhensibles pour l'ordinateur
qui doit les exécuter ?
Réponse : En disposant d'un programme capable de
transformer une séquence d'instructions de haut
niveau (aussi appelée code source) en une séquence
d'instructions machine (aussi appelée code objet ou
binaire).
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Langage de programmation (2)
Traducteur : programme qui convertit un programme
quelconque écrit dans un langage source en un programme
écrit dans un langage cible.
• Assembleur : traducteur de langage objet
• Compilateur : traducteur de langage source évolué
Interpréteur : programme qui traduit puis exécute un
programme quelconque écrit dans un langage source.
Langage de programmation : instructions et données de plus
haut niveau que le traducteur est capable de traiter.
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Langage de programmation :
résumé
Un langage de programmation est
• un moyen formel permettant de
• décrire des traitements (i.e. des tâches à effectuer) sous
• la forme de programmes (i.e. de séquences d'instructions et
de données de « haut niveau », c.à.d. compréhensibles par le
programmeur) pour lesquels il existe
• un traducteur pour en permettre
• l'exécution effective par un ordinateur.
14
Compilateur
Compilateur (ou assembleur) :
• Traduit une seule fois les programmes dans leur ensemble :
tout le programme est fourni au compilateur pour la traduction
et son résultat (code objet) peut être soumis au processeur pour
traitement.
• Un langage de programmation pour lequel un compilateur est
disponible est appelé un langage compilé.
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Langage compilé
Compilateur
Assembleur
Editeur de liens
Chargeur
0x8048470
0x8048471
0x8048473
0x8048478
0x8048480
0x8048481
0x8048481
Programme source Programme cible
push %ebp
movl %esp, %ebp
pushl $0x80484dc
call 0x80483bc <printf>
addl $0x4, %esp
leave
ret
Code machine
$ emacs monProg.cpp
$ gcc monProg.cpp –o monProg
$ ./monProg
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Interpréteur
Interpréteur :
• Traduit les programmes instruction par instruction et soumet
chaque instruction traduite au processeur pour exécution.
• Un langage de programmation pour lequel un interpréteur est
disponible est appelé un langage interprété.
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Langage interprété
Interpréteur
0x8048470
0x8048471
0x8048473
0x8048478
0x8048480
0x8048481
0x8048481
Programme source
push %ebp
movl %esp, %ebp
pushl $0x80484dc
call 0x80483bc <printf>
addl $0x4, %esp
leave
ret
Code machine
$ emacs monProg.l
$ lisp monProg.l
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Interpréteur v.s. Compilateur
Un langage interprété est adapté pour le développement rapide
et le prototypage :
• Cycle de test plus court qu'avec les langages compilés.
• Souvent possible de modifier/rectifier le programme en
cours d'exécution (test).
• Langages offrant une plus grande liberté d'écriture.
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Interpréteur v.s. Compilateur (2)
Un langage compilé est préférable pour la réalisation
d'applications efficaces et/ou de grande envergure :
• Programme plus efficace : le compilateur peut effectuer des
optimisations plus facilement que l'interpréteur (puisqu'il
possède une visibilité globale sur le programme)
• Traduction une unique fois.
• Meilleure détection des erreurs : structuration plus
rigoureuse et typage.
• Protection de la propriété intellectuelle : la compilation
permet de diffuser les programmes sous forme binaire sans
en imposer sa diffusion sous forme lisible.
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Interpréteur v.s. Compilateur (3)
Langages compilés, interprétés, semi-compilés :
• Certains langages (LISP par exemple) peuvent être
indifféremment interprété ou compilé ; d'autres ne sont que
compilé jamais interprété (C, C++, Pascal, ADA) ; certains
ne sont qu'interprété (Prolog).
• Certains sont semi-compilés (par exemple Java, V-Pascal)
: ils sont compilés en langage de type « assembleur »
(byte-code) puis traitée par une « machine virtuelle » qui
interprète le byte-code [l'idée sous-jacente est de rendre le
programme indépendant de la plateforme].
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Compilation
•
•
•
•
•
Analyse lexicale
Analyse syntaxique
Analyse sémantique
Génération de code
Optimisation
1.
2.
3.
position := initiale + vitesse * 60
:=
position
+
initiale
*
vitesse
60
empiler adresse de position
empiler valeur de initiale
empiler valeur de vitesse
empiler 60
*
+
:=
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Compilation (2)
Note : Les aspects syntaxiques (règles d'écriture des
programmes) et sémantiques (définition des instructions)
d'un langage de programmation sont spécifiés de manière
précise dans un manuel de référence.
• Compilation : analyse syntaxique et traduction en binaire.
• Édition des liens : production du fichier exécutable.
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