Programmation Python/Programmation orientée objet pour les non-programmeurs
Le concept objet
modifierDans les environnements de développement informatique, il a fallu attendre assez longtemps pour voir émerger le concept de l'objet. Son apparition a permis la création de systèmes beaucoup plus complexes mais aussi très empreints de mimétisme. En effet, dans notre monde réel, nous sommes tous entourés d'objets qui ont très souvent deux critères d'appréciation.
Le critère descriptif
modifierCe premier est universel, il contient toutes les caractéristiques qui décrivent l'objet. Nous prendrons comme exemple un dé, si nous avions à le décrire, nous dirions qu'il possède 6 faces avec un chiffre allant de 1 à 6 sur chacune d'elles, que la somme de deux valeurs étant sur des faces opposées vaut 7, que chaque chiffre entre un et six y est repris une et une seule fois, qu'il est (souvent) de couleur rouge et de petite taille. Il serait possible de le décrire plus précisément, mais en réalité, indiquer qu'il est fait de bois, que les nombres sont représentés par une quantité de point qui leur est égal, qu'il dispose de coin arrondi... n'aurait pas été plus éloquent.
Le critère d'interaction
modifierLe deuxième critère est celui d'interaction, il indique l'utilité de l'objet, les possibilités qu'il vous offre. Pour le dé nous pourrions indiquer que celui-ci peut rouler, mais ce n'est pas son rôle. De même, dans certaines circonstances, celui-ci peut vous servir de cale, mais ici encore, nous nous éloignons du sujet. Objectivement, le dé a pour rôle de donner un nombre compris entre son minimum et son maximum (inclus) au hasard. D'ailleurs, on peut ajouter que cela arrive après l'avoir lancé.
L'héritage et l'implémentation
modifierIci, nous avons décrit un objet, et il nous suffit de faire de même en informatique. Mais nous pourrions approfondir la description en indiquant aussi que le dé est en fait dérivé d'un objet de base : le cube. Ainsi nous pourrions dire que le dé :
- est un cube.
- est de couleur rouge.
- peut être lancé pour renvoyer un nombre compris entre 1 et 6 (le nombre de face qui le compose).
puis expliquer que le cube :
- est un volume géométrique à trois dimensions.
- est constitué de 6 carrés.
puis bien sûr qu'un carré :
- est une figure géométrique à deux dimensions.
Et nous pourrions continuer en précisant le terme dimension mais dans notre cas ce n'est pas utile. Nous pouvons ainsi établir le schémas suivant :
le dé hérite des caractéristiques du cube (c'est un cube). Mais on ne peut pas dire que le cube hérite des caractéristiques du carré. En effet, on indique bien qu'il est constitué de mais pas qu'il est et c'est la toute la différence, vous êtes constitué de deux bras musclés mais vous n'êtes pas deux bras musclés (sauf si vous êtes déménageur... c'est une blague bien entendu, les déménageurs sont suffisamment allègre pour ne pas lancer un avis de recherche sur ma tête ) ! Nous dirons donc que :
- l'objet cube implémente l'objet surface carré
- l'objet dé hérite de l'objet cube
Un objet est une entité que l'on construit par instanciation à partir d'une classe (c'est-à-dire en quelque sorte une « catégorie » ou un « type » d'objet). Par exemple, on peut trouver dans la bibliothèque Tkinter, une classe Button() à partir de laquelle on peut créer dans une fenêtre un nombre quelconque de boutons.
Nous allons à présent examiner comment vous pouvez vous-mêmes définir de nouvelles classes d'objets. Il s'agit là d'un sujet relativement ardu, mais vous l'aborderez de manière très progressive, en commençant par définir des classes d'objets très simples, que vous perfectionnerez ensuite. Attendez-vous cependant à rencontrer des objets de plus en plus complexes par après.
Comme les objets de la vie courante, les objets informatiques peuvent être très simples ou très compliqués. Ils peuvent être composés de différentes parties, qui soient elles-mêmes des objets, ceux-ci étant faits à leur tour d'autres objets plus simples, etc.
Utilité des classes
modifierLes classes sont les principaux outils de la programmation orientée objet ou POO (Object Oriented Programming ou OOP en anglais). Ce type de programmation permet de structurer les logiciels complexes en les organisant comme des ensembles d'objets qui interagissent, entre eux et avec le monde extérieur.
Le premier bénéfice de cette approche de la programmation consiste dans le fait que les différents objets utilisés peuvent être construits indépendamment les uns des autres (par exemple par des programmeurs différents) sans qu'il n'y ait de risque d'interférence. Ce résultat est obtenu grâce au concept d'encapsulation : la fonctionnalité interne de l'objet et les variables qu'il utilise pour effectuer son travail, sont en quelque sorte « enfermés » dans l'objet. Les autres objets et le monde extérieur ne peuvent y avoir accès qu'à travers des procédures bien définies.
En particulier, l'utilisation de classes dans vos programmes vous permettra - entre autres choses - d'éviter au maximum l'emploi de variables globales. Vous devez savoir en effet que l'utilisation de variables globales comporte des risques, surtout dans les programmes volumineux, parce qu'il est toujours possible que de telles variables soient modifiées ou même redéfinies n'importe où dans le corps du programme (et ce risque s'aggrave particulièrement si plusieurs programmeurs différents travaillent sur un même logiciel).
Un second bénéfice résultant de l'utilisation des classes est la possibilité qu'elles offrent de construire de nouveaux objets à partir d'objets préexistants, et donc de réutiliser des pans entiers d'une programmation déjà écrite (sans toucher à celle-ci !), pour en tirer une fonctionnalité nouvelle. Cela est rendu possible grâce aux concepts de dérivation et de polymorphisme.
- La dérivation est le mécanisme qui permet de construire une classe « enfant » au départ d'une classe « parente ». L'enfant ainsi obtenu hérite toutes les propriétés et toute la fonctionnalité de son ancêtre, auxquelles on peut ajouter ce que l'on veut.
- Le polymorphisme permet d'attribuer des comportements différents à des objets dérivant les uns des autres, ou au même objet ou en fonction d'un certain contexte.
La programmation orientée objet est optionnelle sous Python. Vous pouvez donc mener à bien de nombreux projets sans l'utiliser, avec des outils plus simples tels que les fonctions. Sachez cependant que les classes constituent des outils pratiques et puissants. Une bonne compréhension des classes vous aidera notamment à maîtriser le domaine des interfaces graphiques (Tkinter, wxPython), et vous préparera efficacement à aborder d'autres langages modernes tels que C++ ou Java.
Cette façon d'associer dans une même « capsule » les propriétés d'un objet et les fonctions qui permettent d'agir sur elles, correspond chez les concepteurs de programmes à une volonté de construire des entités informatiques dont le comportement se rapproche du comportement des objets du monde réel qui nous entoure.
Considérons par exemple un widget « bouton ». Il nous paraît raisonnable de souhaiter que l'objet informatique que nous appelons ainsi ait un comportement qui ressemble à celui d'un bouton d'appareil quelconque dans le monde réel. Or la fonctionnalité d'un bouton réel (sa capacité de fermer ou d'ouvrir un circuit électrique) est bien intégrée dans l'objet lui-même (au même titre que d'autres propriétés telles que sa taille, sa couleur, etc.) De la même manière, nous souhaiterons que les différentes caractéristiques de notre bouton logiciel (sa taille, son emplacement, sa couleur, le texte qu'il supporte), mais aussi la définition de ce qui se passe lorsque l'on effectue différentes actions de la souris sur ce bouton, soient regroupés dans une entité bien précise à l'intérieur du programme, de manière telle qu'il n'y ait pas de confusion avec un autre bouton ou d'autres entités.