Cours IT2

1. Cours IT2 Introduction à la programmation orientée objet en C++

2. Problème sans formulation précise Enoncé précis du problème Programme Langages de programmation Langage courant Analyse Programmation La création d’un logiciel, c’est un tout • L’analyse (UML, HBDS, SADT, Merise…) • L’algorithmique ( Pseudo-code, ADL …) • La programmation (ADA, C/C++, VB, JAVA…) Ecriture des algorithmes Langage algorithmique Algorithmique

3. Vocabulaire général

4. Vocabulaire : Programmation • La programmation représente usuellement le codage, c’est-à-dire la rédaction du code source d'un logiciel. • On utilise plutôt le terme « développement » pour dénoter l'ensemble des activités lié à la création d'un logiciel.

5. Vocabulaire : Programmation • La programmation dans le domaine informatique : • C’est l'ensemble des activités qui permettent l'écriture des programmes informatiques. • C’est une étape importante de la conception du logiciel. • Pour écrire le résultat de cette activité, on utilise un langage de programmation.

6. Vocabulaire : Langage de programmation • Un langage de programmation : • Un code de communication, permettant à un être humain de dialoguer avec une machine en lui soumettant des instructions et en analysant les données matérielles fournies par le système, généralement un ordinateur. • Permet à la personne qui rédige un programme, de faire abstraction de certains mécanismes internes, généralement des activations et désactivations de commutateurs électroniques, qui aboutissent au résultat désiré.

7. Vocabulaire : Langage de programmation • A une visée opérationnelle (contrairement au langage mathématique): une fonction ou un programme retournent une « valeur ». • Un « langage de programmation » est toujours un compromis entre la puissance d'expression et la possibilité d'exécution.

8. Vocabulaire : Les types de programmation • En informatique, la programmation impérative est un paradigme de programmation qui décrit les opérations en termes d'états du programme et de séquences d'instructions exécutées par l'ordinateur pour modifier l'état du programme.

9. Vocabulaire : Les types de programmation • La programmation structurée peut être vue comme un sous-ensemble, ou une branche, de la programmation impérative, un des paradigmes majeurs de la programmation. • Elle est célèbre pour son combat pour la suppression de l'instruction goto ou du moins pour la réduction de son usage.

10. Vocabulaire : Les types de programmation • La programmation orientée objet (POO) ou programmation par objet, est un paradigme de programmation informatique qui consiste en la définition et l'assemblage de briques logicielles appelées objet. • Un objet représente un concept, une idée ou toute entité du monde physique, comme une voiture, une personne ou encore une page d'un livre.

11. Les langages de programmation Le langage de programmation Le langage machine Le programme est un simple fichier texte : fichier source Le fichier source contient les lignes de programmes : code source Ce fichier source une fois terminé doit être compilé ou interprété

12. Langages non structurés • Une suite d’actions à exécuter dans l’ordre de leur arrivée sans se soucier de les ordonner ou de les regrouper. Début programme Entrer dans cuisine Allumer Lumière Ouvrir réfrigérateur Prendre oeuf Fermer réfrigérateur Quasiment identiques Ouvrir réfrigérateur Prendre beurre Fermer réfrigérateur Fin Programme

13. Action objet PrendreDansRéfrigérateur ( ) Ouvrir Réfrigérateur objet Prendre Fermer Réfrigérateur Fin PrendreDansRéfrigérateur Action EntrerDansCuisine () Entrer dans cuisine Allumer lumière Fin EntrerDansCuisine Module avec un paramètre Début programme EntrerDansCuisine oeuf PrendreDansRéfrigérateur ( ) PrendreDansRéfrigérateur (beurre) Fin programme Module sans paramètre Appels du module avec deux paramètres différents Langages structurés • Un langage « structuré » permet un découpage du programme ce qui le rend beaucoup plus lisible et beaucoup plus modulable qu’un programme écrit en langage « non structuré ».

14. Langages orientés objet • Tout est décrit sous forme de classes. • Une classe est un ensemble d’éléments ayant les mêmes caractéristiques et un objet est une instance d’une classe. • On programme les objets eux-mêmes et les interactions entre ces objets. • Les membres d’une classe sont : • Attributs. • Méthodes.

15. Langages OO

16. Vocabulaire : La compilation • Le langage interprété : • Le code source est traduit au fur et à mesure. • La traduction se fait via un interpréteur. • Le langage compilé : • Le code source est traduit une fois pour toutes sous forme de code objet via un programme appelé compilateur. • Deux phases : • Compilation (vérification de la syntaxe) ; • édition de liens.

17. La compilation comment ça marche? • Plusieurs objectifs: • Vérifier la correction syntaxique et lexicale • Vérifier la sémantique (le plus possible) autrement dit le typage correct • Produire du code dans un langage plus simple proche de la machine • Produire des briques de code assemblables

18. Code source Code objet Compilateur Code exécutable Bibliothèques Édition de liens Code source Code objet La compilation comment ça marche?

19. La compilation, ses effets… • On peut obtenir • Du code natif • Avantage: rapide à l’exécution • Inconvénients: à recompiler en changeant de matériel, choix entre fourniture du binaire ou du source au client • Du code intermédiaire interprété par une machine virtuelle (choix de java) • Avantages: code portable, code mobile • Inconvénient: exécution beaucoup plus lente

20. Avantages/Inconvénientspour langage compilé/langage interprété • Langage compilé • Autonome • Plus rapide à l’exécution • Garantit une meilleure sécurité au code source • Langage interprété • Plus souple • Moins gourmand en mémoire • NB: certains langages sont à la fois compilés et interprétés (JAVA LISP)

21. Des exemples de langages Langage Type Compilé/Interprété Domaine d’application Basic Non structuré Interprété Apprentissage Cobol Structuré Compilé Gestion Fortran Structuré Compilé Calculs PL1 Structuré Compilé Industrie C Structuré Compilé Programmation système Pascal Structuré (il existe Compilé Enseignement une version objet) ADA Structuré (il existe Compilé Militaire, aérospatiale une version objet) LISP Structuré Interprété et compilé Intelligence artificielle Visual Basic Orienté objet Interprété ou compilé Interfaces homme-machine C++ Orienté objet Compilé Industrie Java Orienté objet Interprété et compilé Industrie – Internet Perl Interprété Orienté objet Industrie– administration réseau PHP Interprété Orienté objet Web

22. Vocabulaire : Algorithme (1/4) • Algorithmique ou algorithmie = l’ensemble des activités logiques qui relèvent des algorithmes. • Origine : le nom du mathématicien Al Khuwarizmi, qui, au IXe siècle écrivit le premier ouvrage systématique sur la solution des équations linéaires et quadratiques. • Dans le cas général, l’algorithmique s’effectue au moyen de calculs.

23. Vocabulaire : Algorithme (2/4) • Algorithme = • Moyen pour un humain de présenter la résolution par calcul d’un problème à une autre personne physique (un autre humain) ou virtuelle (un calculateur). • Énoncé dans un langage bien défini d’une suite d’opérations permettant de résoudre par calcul un problème. • Types d’algorithme • Si ces opérations s’exécutent en séquence, on parle d’algorithme séquentiel. • Si les opérations s’exécutent sur plusieurs processeurs en parallèle, on parle d’algorithme parallèle. • Si les tâches s’exécutent sur un réseau de processeurs on parle d’algorithme réparti ou distribué.

24. Vocabulaire : Algorithme (3/4) • Intérêt d’un algorithme : • Présenter de manière intelligible la suite d’opérations à effectuer. • Obliger le concepteur à prendre du recul par rapport à sa méthode. • Écrire de façon indépendante d’un langage de programmation et « re transposable » ensuite dans tout langage de programmation. • Pouvoir démontrer à l’aide d’outil mathématique la réalisation de ce qu’on désire obtenir.

25. Vocabulaire : Algorithme (4/4) • Inconvénient : • Peut être vu comme une perte de temps pour le concepteur (pas de résultat tangible tout de suite). • Parfois trop indépendant du langage qu’on va utiliser (il faut aussi savoir en tenir compte).

26. Vocabulaire : Variable (1/6) • Dans un langage de programmation, une variable est un espace de stockage pour un résultat. Cependant, les possibilités d'une variable sont intimement liées au langage de programmation auquel on fait référence.

27. Vocabulaire : Variable (2/6) • Par exemple, une variable en C++ aura six caractéristiques : • Son nom, c'est à dire sous quel nom est déclaré la variable ; • son type, c'est la convention d'interprétation de la séquence de bits qui constitue la variable. Le type de la variable spécifie aussi la longueur de cette séquence ( 8 bits, 32 bits, 64 bits) ; • sa valeur, c'est la séquence de bits elle-même ; • son adresse, c'est l'endroit dans la mémoire ou elle est stockée ; • sa visibilité, c'est un ensemble de règles qui fixe qui peut utiliser la variable ; • sa durée de vie, c'est la portion de code dans laquelle la variable existe, il ne faut pas confondre la durée de vie d'une variable locale et sa visibilité.

28. Vocabulaire : Variable (3/6) • Il existe des conventions d’écriture pour les identificateurs (ou noms de variables) qui dépendent des langages de programmation : • Généralement, la première lettre du nom est soit une lettre (minuscule ou majuscule), soit un _ (blanc souligné). • Les autres caractères doivent être des lettres, des chiffres ou le blanc souligné. • La sensibilité à la casse n’est pas systématique et dépend des langages.

29. Vocabulaire : Variable (4/6) • On parle de typage fort lorsque le langage impose que les variables soient déclarées dans un type et utilisées dans ce type (ex: Ada ou C++). • On parle de typage faible lorsque le langage admet qu'une variable puisse changer de type au cours de son existence (en particulier pour se conformer à la sémantique d'une expression).

30. Vocabulaire : Variable (5/6) • On distingue généralement quatre opérations sur les variables, chacune pouvant revêtir des formes syntaxiques différentes. • La déclaration permet de déclarer un nom de variable, éventuellement de lui associer un type, ainsi qu'une valeur initiale ; • l’affectation consiste à attribuer une valeur à une variable ; • la lecture consiste à utiliser la valeur liée à la variable ; • la suppression réalisée soit automatiquement soit par une instruction du langage.

31. Vocabulaire : Variable (6/6) • En programmation, une variable locale est déclarée à l'intérieur du corps d'une fonction. • En programmation, une variable globale est une variable déclarée à l'extérieur du corps de toute fonction ou classe, et pouvant donc être utilisée n'importe où dans le programme.

32. Vocabulaire : Fonctions • En informatique, une fonction est un ensemble d’instructions réalisant une certaine tâche. On utilise parfois le synonyme routine, notamment à propos des fonctions bas-niveau des systèmes d’exploitation. • Une fonction prend zéro, un ou plusieurs paramètres et renvoie toujours un résultat.

33. Vocabulaire : Fonctions • En plus de calculer un résultat à partir de paramètres, la fonction informatique peut avoir des effets de bord : par exemple afficher un message à l‘écran, jouer un son, ou bien piloter une imprimante. • Une fonction qui n'a pas d'effets de bord, et qui renvoie systématiquement la même valeur de retour pour les mêmes paramètres, est appelée fonction pure.

34. Vocabulaire : Procédure • En informatique, une procédure est une fonction qui ne renvoie pas de résultat. • On peut cependant remarquer que sous cette définition les procédures sont rares dans un langage comme le C où avoir une valeur de retour est la norme. On qualifie ainsi de procédure des fonctions d’affichage ou d’analyse de flux qui ont pour valeur de retour un nombre mesurant la réussite ou non de l'exécution de ladite « fonction ».

35. Vocabulaire : Les types de données • Les types simples : • Chaînes de caractères. • Nombres (entiers & réels). • Booléens (vrai ou faux). • Les types prédéfinis : • Tableaux de types simples ou définis par l’utilisateur. • Les types définis par l’utilisateur. • Le type point muni d’une coordonnée X (double) et d’une coordonnée Y (double).

36. Vocabulaire: Les chaînes de caractères • Les chaînes de caractères : • On doit souvent définir leur taille. • Elles utilisent des jeux de caractères, le plus connu étant les caractères ASCII. • Il existe des fonctions permettant de les manipuler plus aisément. • En C++ : char Nom[], c’est un tableau de caractères en fait

37. Vocabulaire : Les entiers • Les entiers : • Ils sont représentés en binaire (autrement dit ils sont une suite de 0 et de 1 qui correspond à l’écriture du nombre en base 2). • Byte : 0 à 255 ; en C++ char • Integer : de –32 768 à 32 767 ; en C++ short ou int • Long : de –2 à +2 milliards environ. En C++ long

38. Vocabulaire : Les réels (1/4) • Les réels : • Les nombres à virgule flottante sont les nombres les plus souvent utilisés dans un ordinateur pour représenter des valeurs non entières. Ce sont des approximations de nombres réels. • Les nombres à virgule flottante possèdent un signe s (dans {-1, 1}), une mantisse m (aussi appelée significande) et un exposant e. Un tel triplet représente un réel s.m.be où b est la base de représentation (généralement 2 sur ordinateur, mais aussi 16 sur certaines anciennes machines, 10 sur de nombreuses calculatrices, ou éventuellement toute autre valeur).

39. Vocabulaire : Les réels (2/4) • En faisant varier e, on fait « flotter » la virgule décimale. Généralement, m est d'une taille fixée. • Ceci s'oppose à la représentation dite en virgule fixe, où l'exposant e est fixé. • La norme IEEE 754 (reprise par la norme internationale CEI 60559) spécifie deux formats de nombres en virgule flottante et les opérations associées.

40. Vocabulaire: Les réels (3/4) • Les deux formats fixés par la norme IEEE 754 sont sur 32 bits (« simple précision ») et 64 bits (« double précision »). • La répartition des bits est la suivante, où 1 ≤ M < 2 :

41. Vocabulaire: Les réels (4/4) • En C++, on a les deux types de réels: • Float pour la simple précision • Double pour la double précision • Dans le cadre de calculs, il est préférable d’utiliser les double

42. Vocabulaire : Les tableaux (1/2) • Les tableaux : • Type qui permet d’utiliser des indices pour ranger des éléments de même type dans une structure ressemblant à un tableau. • Suivant les langages, les indices débutent à 0 ou à 1. • On peut aussi avoir des tableaux à plusieurs dimensions. • En réalité, tout se passe comme si un chaînage existait entre l’indice du tableau et l’élément qu’il contient.

43. Vocabulaire : Les tableaux (2/2) • En C++ : • « tab[] ou *tab » : suite de variables de même type, un tableau indic&é par des int (obligatoire) • « tab[i] » est la variable d’indice i (attention les indices commencent à 0) • le pointeur tab contient en fait l’adresse du premier élément (« tab = = &(tab[0]) ») . Un tableau est alloué : • statiquement par « MonType tab[NBMAX]; » (puis libéré « automatiquement ») • – ou dynamiquement • en C++ « tab = new MonType[NBMAX]; » puis libéré par « delete[] tab; tab = NULL; » • ou en C « tab = (MonType*)malloc(NBMAX*sizeof(MonType); » puis libéré par « free(tab); tab = NULL; »

44. Vocabulaire: les pointeurs • Ils désignent l’adresse d’un élément et peuvent être placés en paramètre • Cela permet de gérer les variables en entrée-sortie par exemple • On les note par *suivi du nom de la variable concernée

45. Vocabulaire de la programmation orientée objet

46. Vocabulaire: POO • La programmation orientée objet (POO) ou programmation par objet, est un paradigme de programmation informatique qui consiste en la définition et l'assemblage de briques logicielles appelées objets • Un objet représente un concept, une idée ou toute entité du monde physique, comme une voiture, une personne ou encore une page d'un livre.

47. Vocabulaire: objet • Un objet est une structure de données valuées et organisées (état de l’objet) et qui répond à un ensemble de messages (comportement de l’objet). • Les données ou champs qui décrivent sa structure interne sont appelées ses attributs ; • L'ensemble des messages forme ce que l'on appelle l'interface de l'objet ; c'est seulement à travers de celui-ci que les objets interagissent entre eux. La réponse à la réception d'un message par un objet est appelée une méthode  ; elle décrit comment est réalisé le message.

48. Vocabulaire: l’encapsulation • Les attributs (ou plus exactement leur représentation informatique) et les méthodes sont cachés : ils forment une boîte noire. • C'est le principe d'encapsulation. • On peut modifier la structure interne des objets ou les méthodes associées aux messages sans impact sur les utilisateurs des objets. • Exemple: un nombre complexe

49. Vocabulaire: double sens sur l’encapsulation • Deux significations: • Regrouper des caractéristiques au sein d’une même classe: principe de la POO • Cacher certains membres d’une classe à certaines autres classes avec un choix éventuel de confidentialité différent suivant les « relations » entre les classes

50. Vocabulaire: héritage • L’héritage permet de décrire des classes de plus en plus précises, héritant de caractéristiques de classes plus générales • La classe la plus précise est appelée classe dérivée ou classe fille • La classe dont elle est issue est appelée surclasse ou classe mère