Programmation imperative

Programmation impérative

En informatique, la programmation impérative est un paradigme de programmation qui décrit les opérations en termes de séquences d'instructions exécutées par l'ordinateur pour modifier l'état du programme.

Langages impératifs et processeurs

L'implémentation de la quasi totalité des processeurs qui équipent les ordinateurs est de nature impérative : ils sont faits pour exécuter du code écrit sous forme d'opcodes (pour operation codes), qui sont des instructions élémentaires exécutables par le processeur. L'ensemble des opcodes forme le langage machine spécifique au processeur et à son architecture. L'état du programme à un instant donné est défini par le contenu de la mémoire centrale à cet instant, et le programme lui-même est écrit en style impératif en langage machine, ou le plus souvent dans une traduction lisible par les humains du langage machine, dénommée assembleur.

Les langages de plus haut niveau utilisent des variables et des opérations plus complexes, mais suivent le même paradigme. Les recettes de cuisine et les vérifications de processus industriel sont deux exemples de concepts familiers qui s'apparentent à de la programmation impérative ; de ce point de vue, chaque étape est une instruction, et le monde physique constitue l'état modifiable. Puisque les idées basiques de la programmation impérative sont à la fois conceptuellement familières et directement intégrées dans l'architecture des microprocesseurs, la grande majorité des langages de programmation sont impératifs.

Instructions impératives principales

La plupart des langages de haut niveau comportent quatre types d'instructions principales :

• l'assignation ;
• le branchement conditionnel ;
• le branchement sans condition ;
• le bouclage.

Les instructions d'assignation, en général, effectuent une opération sur l'information en mémoire et y enregistrent le résultat pour un usage ultérieur. Les langages de haut niveau permettent de plus l'évaluation d'expressions complexes, qui peuvent consister en une combinaison d'opérations arithmétiques et d'évaluations de fonctions, et l'assignation du résultat en mémoire.

Les branchements conditionnels permettent à un bloc d'instructions de n'être exécuté que si une condition prédéterminée est réalisée. Dans le cas contraire, les instructions sont ignorées et la séquence d'exécution continue à partir de l'instruction qui suit immédiatement la fin du bloc.

Les branchements sans condition permettent à la séquence d'exécution d'être transférée à un autre endroit du programme. Cela inclut le saut, appelé « goto » dans de nombreux langages, et les sous-programmes, ou appels de procédures.

Les instructions de bouclage servent à répéter une suite d'instructions un nombre prédéfini de fois, ou jusqu'à ce qu'une certaine condition soit réalisée. Les instructions de bouclage peuvent être vues comme des sauts conditionnels, c'est-à-dire la combinaison d'un branchement conditionnel et d'un saut.

Un bref historique

Langage machine

Les langages impératifs les plus anciens sont les langages machine des premiers ordinateurs. Dans ces langages, le jeu d'instructions était minimal, ce qui rendait l'implémentation hardware plus simple, mais empêchait la création de programmes complexes.

A-0

Le premier compilateur - un programme destiné à vérifier un programme au préalable et à le traduire en langage machine - dénommé A-0, fut écrit en 1951 par Grace Murray Hopper.

FORTRAN

FORTRAN, développé par John Backus chez IBM à partir de 1954, fut le premier langage de programmation capable de réduire les obstacles présentés par le langage machine dans la création de programmes complexes. FORTRAN était un langage compilé, qui autorisait entre autres l'utilisation de variables nommées, d'expressions complexes, et de sous-programmes. Après plusieurs révisions du langage, en 1978 et en 1990, FORTRAN est toujours utilisé dans le milieu scientifique pour la qualité de ses bibliothèques numériques et sa grande rapidité, ce qui en fait le langage informatique ayant eu la plus grande longévité.

Algol

Les deux décennies suivantes virent l'apparition de plusieurs autres langages de haut niveau importants. ALGOL, développé en 1958 par un consortium américano-européen pour concurrencer FORTRAN, qui était un langage propriétaire, fut l'ancêtre de nombreux langages de programmation d'aujourd'hui.

COBOL et BASIC

COBOL (1960) et BASIC (1963) étaient deux tentatives pour rendre la syntaxe plus proches de l'anglais, et donc plus accessible. COBOL était spécifiquement destiné aux applications de gestion, tandis que BASIC avait essentiellement un but éducatif. Sa simplicité et le fait qu'il soit interprété facilitaient grandement la mise au point des programmes, ce qui lui conféra rapidement une grande popularité, malgré la pauvreté de ses constructions. Malheureusement, cette pauvreté même devait mener à une quantité de programmes non structurés et donc difficilement maintenables. Après un article de Dijkstra dénonçant les ravages de BASIC, la réputation de BASIC comme langage pour l'enseignement de la programmation déclina.

Pascal

Dans les années 1970, le Pascal fut développé par Niklaus Wirth, dans le but d'enseigner la programmation structurée et modulaire. Pascal combinait les meilleures constructions des langages COBOL, FORTRAN et ALGOL dans un ensemble élégant, mais simpliste, qui lui assura un succès durable comme langage d'initiation (en remplacement de BASIC).

C, Modula-2, Modula-3 et Oberon

À la même époque, Dennis Ritchie créa C aux laboratoires Bell, pour le développement du système Unix. La puissance du C, permettant grâce aux pointeurs de travailler à un niveau proche de la machine, ainsi qu'un accès complet aux primitives du système lui assura un succès qui ne s'est jamais démenti depuis. Par la suite, Niklaus Wirth fut à l'origine de Modula-2, Modula-3, et d'Oberon, les successeurs de Pascal.

Ada

En 1974, le Département de la Défense des États-Unis cherchait un langage dont le cahier des charges mettait l'accent sur la sûreté d'exécution, pour tous ses besoins futurs. Le choix se porta sur Ada, langage créé par Jean Ichbiah à Honeywell, dont la spécification ne fut complétée qu'en 1983.

Smalltalk

Dans les années 1980, devant les problèmes que posaient la complexité grandissante des programmes, il y eut un rapide gain d'intérêt pour la programmation orientée objet. Smalltalk-80, conçu à l'origine par Alan Kay en 1969, fut présenté en 1980 par le Palo Alto Research Center de la compagnie Xerox (États-Unis).

C++ et Objective C

À partir des concepts objet, Bjarne Stroustrup, chercheur aux Bell Labs, conçut en 1985 une extension orientée objet de C nommée C++, qui gardait la vitesse de C. Parallèlement, une extension à C moins ambitieuse, mais inspirée de Smalltalk avait vu le jour, Objective C. Le succès d'Objective C, notamment utilisé pour le développement sur les stations NeXT et Mac OS X, est resté faible par rapport à C++.

Common Lisp

Le langage Common Lisp fut le premier langage à objets (CLOS) standardisé par l'ANSI, en 1995.

Perl, Tcl, Python, PHP, Java et W-Langage

Dans les décennies 1980 et 1990, de nouveaux langages impératifs interprétés ou semi-interprétés doivent leur succès au développement de scripts pour des pages web dynamiques et les applications client-serveur. On peut citer dans ces catégories Perl (Larry Wall, 1987), Tcl (John Ousterhout, 1988), Python (Guido van Rossum, 1990), PHP et Java (Sun Microsystems, 1996). On peut également citer le langage français W-Langage de WinDev (1992), qui a par la suite évolué vers l'objet.

Langages fonctionnels et langages de programmation logique

Les langages de programmation impératifs doivent être distingués d'autres types de langages, les langages fonctionnels et les langages de programmation logique. Les langages fonctionnels, tels que Haskell ou ML, ne sont pas des suites d'instructions et ne s'appuient pas sur l'idée d'état global, mais au contraire tendent à s'extraire de ce modèle pour se placer à un niveau plus conceptuel (qui a ses fondations dans le lambda-calcul). Les langages de programmation logiques, tels que Prolog, se concentrent sur ce qui doit être calculé, et non comment le calcul doit être effectué.

Voir aussi

Liens externes

Wikibooks propose un ouvrage abordant ce sujet : Algorithmique impérative.

• Un synopsis de l'histoire des langages de programmation
• Un autre synopsis de l'histoire des langages de programmation

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