Une introduction à Python 3

On peut schématiser la définition de l'ordinateur de la façon suivante :

L'ordinateur comprend entre autres :

• un microprocesseur avec une UC (Unité de Contrôle), une UAL (Unité Arithmétique et Logique), une horloge, une mémoire cache rapide ;
• de la mémoire volatile (dite vive ou RAM), contenant les instructions et les données nécessaires à l'exécution des programmes. La RAM est formée de cellules binaires (bits) organisées en mots de 8 bits (octets) ;
• des périphériques : entrées/sorties, mémoires permanentes (dites mortes : disque dur, clé USB, CD-ROM…), réseau…

On distingue, pour faire rapide :

• le système d'exploitation : ensemble des programmes qui gèrent les ressources matérielles et logicielles. Il propose une aide au dialogue entre l'utilisateur et l'ordinateur : l'interface textuelle (interpréteur de commande) ou graphique (gestionnaire de fenêtres). Il est souvent multitâche et parfois multiutilisateur ;
• les programmes applicatifs sont dédiés à des tâches particulières. Ils sont formés d'une série de commandes contenues dans un programme source qui est transformé pour être exécuté par l'ordinateur.

• Chaque processeur possède un langage propre, directement exécutable : le langage machine. Il est formé de 0 et de 1 et n'est pas portable, c'est le seul que l'ordinateur puisse utiliser ;
• le langage d'assemblage est un codage alphanumérique du langage machine. Il est plus lisible que le langage machine, mais n'est toujours pas portable. On le traduit en langage machine par un assembleur ;
• les langages de haut niveau. Souvent normalisés, ils permettent le portage d'une machine à l'autre. Ils sont traduits en langage machine par un compilateur ou un interpréteur.

• Années 50 (approches expérimentales) : FORTRAN, LISP, COBOL, ALGOL…
• Années 60 (langages universels) : PL/1, Simula, Smalltalk, Basic…
• Années 70 (génie logiciel) : C, PASCAL, ADA, MODULA-2…
• Années 80 (programmation objet) : C++, LabView, Eiffel, Perl, VisualBasic…
• Années 90 (langages interprétés objet) : Java, tcl/Tk, Ruby, Python…
• Années 2000 (langages commerciaux propriétaires) : C#, VB.NET…

Des centaines de langages ont été créés, mais l'industrie n'en utilise qu'une minorité.

La compilation est la traduction du source en langage objet. Elle comprend au moins quatre phases (trois phases d'analyse — lexicale, syntaxique et sémantique — et une phase de production de code objet). Pour générer le langage machine il faut encore une phase particulière : l'édition de liens. La compilation est contraignante, mais offre finalement une grande vitesse d'exécution.

Dans la technique de l'interprétation, chaque ligne du source analysé est traduite au fur et à mesure en instructions directement exécutées. Aucun programme objet n'est généré. Cette technique est très souple, mais les codes générés sont peu performants : l'interpréteur doit être utilisé à chaque nouvelle exécution…

• Technique mixte : l'interprétation du bytecode compilé. Bon compromis entre la facilité de développement et la rapidité d'exécution.
• Le bytecode (forme intermédiaire) est portable sur tout ordinateur muni de la machine virtuelle Python.

Pour exécuter un programme, Python charge le fichier source .py en mémoire vive, en fait l'analyse (lexicale, syntaxique et sémantique), produit le bytecode et enfin l'exécute.

Afin de ne pas refaire inutilement toute la phase d'analyse et de production, Python sauvegarde le bytecode produit (dans un fichier .pyo ou .pyc) et recharge simplement le fichier bytecode s'il est plus récent que le fichier source dont il est issu.

En pratique, il n'est pas nécessaire de compiler explicitement un module, Python gère ce mécanisme de façon transparente.

Le génie logiciel étudie les méthodes de construction des programmes. Plusieurs modèles sont envisageables, entre autres :

• la méthodologie procédurale. On emploie l'analyse descendante (division des problèmes) et remontante (réutilisation d'un maximum de sous-algorithmes). On s'efforce ainsi de décomposer un problème complexe en sous-programmes plus simples. Ce modèle structure d'abord les actions ;
• la méthodologie objet. Centrée sur les données, elle est considérée comme plus stable dans le temps et meilleure dans sa conception. On conçoit des fabriques (classes) qui servent à produire des composants (objets) qui contiennent des données (attributs) et des actions (méthodes). Les classes dérivent (héritage et polymorphisme) de classes de base dans une construction hiérarchique.

Python offre les deux techniques.

Un programme source est destiné à l'être humain. Pour en faciliter la lecture, il doit être judicieusement présenté et commenté.

La signification de parties non triviales (et uniquement celles-ci) doit être expliquée par un commentaire. En Python, un commentaire commence par le caractère # et s'étend jusqu'à la fin de la ligne :

#~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# Voici un commentaire
#~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
9 + 2 # en voici un autre