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Cours Oberon


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Oberon est un langage de programmation généraliste qui a évolué à partir de Modula-2. Sa principale nouveauté est le concept d'extension de type. Il permet la construction de nouveaux types de données sur la base des types existants et de les relier.

Ce rapport n'est pas destiné à être un didacticiel de programmeur. Il est intentionnellement gardé concis. Sa fonction est de servir de référence pour les programmeurs, les implémenteurs et les rédacteurs manuels. Ce qui reste non-dit est la plupart du temps laissé intentionnellement, soit parce qu'il peut être déduit des règles établies de la langue, soit parce qu'il faudrait engager la définition quand un engagement général apparaît comme imprudent.

Oberon est à la fois nouveau et vieux. C'est nouveau, parce que ce n'est pas simplement une extension d'une autre langue. Et il est vieux dans le sens où la plupart de ses concepts ont été repris des langues existantes. Oberon est le dernier descendant de la famille des langues dont la racine est Algol 60 (1960), et dont les autres membres sont Pascal (1970), Modula-2 (1979) et Oberon (1988). Il convient donc de commenter ces membres et d'expliquer ainsi l'évolution de la famille et la «philosophie» qui la sous-tend.

Syntaxe d'Oberon

Un langage est un ensemble infini de phrases, à savoir les phrases bien formées selon sa syntaxe. Dans Oberon, ces phrases sont appelées unités de compilation. Chaque unité est une séquence finie de symboles issus d'un vocabulaire fini. Le vocabulaire d'Oberon se compose d'identifiants, de nombres, de chaînes, d'opérateurs, de délimiteurs et de commentaires. Ils sont appelés symboles lexicaux et sont composés de séquences de caractères. (Notez la distinction entre les symboles et les caractères.)

Pour décrire la syntaxe, un formalisme étendu de Backus-Naur appelé EBNF est utilisé. Les parenthèses [et] indiquent l'optionalité de la forme de phrase jointe, et les accolades {et} indiquent sa répétition (probablement 0 fois). Les entités syntaxiques (symboles non terminaux) sont désignées par des mots anglais exprimant leur signification intuitive. Les symboles du vocabulaire de la langue (symboles terminaux) sont indiqués par des chaînes entre guillemets ou des mots écrits en majuscules, appelés mots réservés.

Oberon: programmation extensible

Le mérite principal du langage Oberon (Wirth, 1988a, b), défini en 1986, réside dans la fourniture de l'extensibilité du type de données sur la base des notions établies et bien comprises de type et de procédure de données. La conséquence est qu'aucune rupture avec la technique de programmation traditionnelle n'est nécessaire et aucune familiarisation avec une toute nouvelle classe de concepts et de notions n'est requise. La seule nouvelle installation est celle d'extension d'un type d'enregistrement. Oberon unifie ainsi les concepts traditionnels de la programmation procédurale avec les techniques nécessaires pour obtenir l'extensibilité des données.

Cette nouvelle installation unique pourrait bien avoir été ajoutée à Modula-2. Pourquoi une nouvelle langue a-t-elle été créée? La raison en était le désir d'avoir une langue disponible qui confirme le principe de la programmation à un niveau véritablement indépendant de la machine, contrairement à la création de programmes qui semblent indépendants de la machine, mais où trop d'utilisations intercalées de bas niveau dépendant du système. En fait, les installations rendaient les programmes très dépendants de la mise en œuvre. En effet, les installations de bas niveau de Modula-2 étaient devenues trop souvent mal utilisées pour pallier le manque de types extensibles. Modula-2 est aussi devenu trop grand: il contient des caractéristiques qui peuvent être ignorées sans perte de généralité et de puissance expressive. Oberon devint ainsi non seulement une extension modeste, mais aussi un descendant fortement simplifié de Modula-2. Le résultat est manifeste sous la forme de son rapport de définition de seulement 16 pages. Cette figure se compare bien aux 45 pages du rapport Modula.

La simplification et l'unification marquent un progrès réel et sont particulièrement appréciées dans l'enseignement des bases d'un sujet scientifique. La conception d'Oberon suit vraiment l'esprit d'Algol 60.

Le système Oberon

Le développement de la langue Oberon n'était qu'une partie d'un projet plus complet. En 1985, alors qu'ils visitaient le Centre de recherche Xerox Palo Alto, J. Gutknecht et N. Wirth décident de concevoir et de mettre en œuvre un nouveau système d'exploitation (Wirth et Gutknecht, 1989, 1992). Afin de ne pas être gênés par des contraintes imposées, ils ont décidé de concevoir le système Oberon à partir de zéro. Le but ultime était de créer un système pour postes de travail personnels qui soit non seulement puissant et pratique pour une utilisation pratique, mais aussi descriptible et explicable de manière convaincante. Puisqu'il existe relativement peu de littérature publiée expliquant comment un système a été conçu - contrairement à la façon dont il pourrait être conçu - cela a été ressenti comme étant non seulement un défi formidable mais aussi un effort valable.

Un élément moteur du projet était une profonde insatisfaction face aux pratiques répandues dans le développement de logiciels. Il semble que les systèmes sont - à quelques exceptions près - inutilement volumineux et leur conception déformée. Une raison à cela est le manque d'extensibilité des logiciels existants, conduisant invariablement à d'innombrables ajouts qui incluent généralement et dupliquent des fonctions qui sont déjà là mais profondément intégrées dans une partie du système existant. Ces pièces, cependant, peuvent rarement être réutilisées - soit parce qu'elles doivent être légèrement modifiées, soit simplement parce qu'elles sont inaccessibles à leur place d'origine en raison de stratégies de liaison et d'emballage fixes. Il est maintenant assez courant que les systèmes d'exploitation sur les postes de travail nécessitent plusieurs mégaoctets de mémoire et des centaines de mégaoctets de mémoire secondaire pour être fonctionnels. Même s'il n'y a pas de nécessité intrinsèque pour un tel encombrement, la situation est malheureusement tolérée par les utilisateurs, car les formidables progrès de la technologie des semi-conducteurs ont rendu de grands souvenirs abordables à des coûts raisonnables - modestes au moins par rapport aux normes d'il y a dix ans.

Le problème beaucoup plus profond, cependant, n'est pas le besoin de grands magasins, mais le manque de fiabilité et l'inadaptabilité (appelée non-maintenabilité) des grands systèmes logiciels. Certes, la taille d'un programme seul n'est qu'une mesure grossière du nombre d'erreurs qu'il contient. Mais c'est un fait établi que le nombre d'erreurs augmente rapidement avec la taille croissante d'un système. Il faut reconnaître que la contribution la plus importante à la fiabilité d'une conception est l'élimination des caractéristiques et installations superflues et la maîtrise de sa complexité. On garde l'impression lancinante que de nombreux systèmes sont devenus des monstres gigantesques non parce que leur complexité est inhérente à la fonctionnalité désirée, mais plutôt à cause d'une conception inadéquate et à cause de structures choisies qui n'ont pas pu être corrigées plus tard. Et encore plus déconcertant est la circonstance que de nombreux clients sont impressionnés par des conceptions complexes plus que par l'ingénierie économique. Après tout, un logiciel impénétrable peut encore cacher des promesses et des surprises. Nous appelons ce phénomène psychologique - qui est étonnamment commun dans le monde de l'informatique - la «gigalomanie».

Il est bien sûr beaucoup plus facile de concevoir un grand système qu'un système économique. Ce dernier exige de l'expérience, une planification soignée et une attention minutieuse aux détails - bref, plus de temps de la part de ses concepteurs. Le projet Oberon a conduit cette connaissance à la maison avec une clarté indubitable. La taille du code objet du noyau dit «ou ter» du système Oberon est inférieure à 200 kBytes, et comprend

• un noyau;
• un chargeur dynamique et un garbage collector;
• un système de fichiers;
• pilotes pour disque, disquette, souris, clavier, communication asynchrone et synchrone, imprimante et affichage bitmap;
• les services de réseau local;
• le support pour les textes et les polices de caractères;
• un sous-système de fenêtre;
• un éditeur de texte;
• le compilateur Oberon.