Les types et portées des variables

La portée des variables

La portée d'une variable est un concept fondamental en programmation qui fait référence à la partie du code où une variable est accessible et peut être utilisée. La portée d'une variable dépend généralement de la structure du programme, du langage de programmation utilisé et de la manière dont la variable est déclarée. Dans cette section, nous explorerons les différentes portées de variables, notamment les variables temporaires, normales, globales et supervariables, et comment elles sont affectées par la structure du programme et le langage de programmation.

La portée locale et la portée globale

La portée d'une variable peut être généralement classée en deux catégories principales : la portée locale et la portée globale.

Les variables et leur portée

Les variables temporaires sont des variables dont la portée est limitée à une courte période ou à une opération spécifique. Elles sont souvent utilisées pour stocker des valeurs intermédiaires ou des résultats de calculs dans une fonction ou une boucle. Les variables temporaires sont généralement locales, ce qui signifie qu'elles ne sont accessibles qu'à l'intérieur de la fonction ou du bloc de code où elles sont déclarées. Par exemple, lors de la réalisation d'un tri, une variable temporaire peut être utilisée pour échanger les valeurs de deux éléments du tableau. Une fois l'opération terminée, la variable temporaire n'est plus nécessaire et sa portée est limitée au bloc de code où elle a été déclarée.

Quant aux variables normales, ce sont des variables déclarées à l'intérieur d'une fonction ou d'un bloc de code et qui sont accessibles à l'intérieur de cette portion de code. La portée d'une variable normale dépend généralement de la structure du programme et du langage de programmation utilisé.

La portée des variables en fonction du langage

Dans les langages à blocs, comme C, C++ et Java, la portée d'une variable normale est limitée au bloc de code dans lequel elle est déclarée. Si une variable est déclarée à l'intérieur d'une boucle ou d'une fonction, elle n'est accessible qu'à l'intérieur de cette boucle ou de cette fonction. Dans les langages à blocs, il est également possible de déclarer des variables à l'intérieur d'un bloc de code imbriqué, limitant ainsi leur portée à ce bloc spécifique.

Dans les langages sans blocs, comme Python, la portée d'une variable normale est déterminée par la fonction ou le module dans lequel elle est déclarée. Les variables déclarées à l'intérieur d'une fonction sont accessibles uniquement à l'intérieur de cette fonction, tandis que les variables déclarées au niveau du module sont accessibles dans l'ensemble du module.

Les variables et leur portée

Comme mentionné précédemment, une variable globale est déclarée en dehors de tout fonction ou bloc de code spécifique et est accessible dans l'ensemble du programme. Les variables globales peuvent être utiles dans certaines situations, comme le stockage de constantes ou de paramètres de configuration qui doivent être accessibles à plusieurs endroits du code. Cependant, l'utilisation excessive de variables globales peut entraîner des problèmes de gestion de la mémoire, des difficultés de débogage et un couplage étroit entre les différentes parties du code. Il est généralement recommandé de minimiser l'utilisation de variables globales et de privilégier les variables locales ou les mécanismes de passage de paramètres pour partager des données entre les fonctions et les modules.

Les supervariables

Le concept de supervariable n'est pas universellement reconnu dans tous les langages de programmation, mais il fait généralement référence à une variable qui a une portée étendue à plusieurs niveaux de la structure d'un programme. Les supervariables peuvent être utilisées pour partager des données entre des fonctions ou des modules qui ne sont pas directement liés, mais qui ont besoin d'accéder aux mêmes informations.

Par exemple, dans certains langages de programmation orientés objet, il est possible de déclarer des variables au niveau de la classe, qui sont ensuite accessibles par toutes les instances de la classe et toutes les classes dérivées. Ces variables, souvent appelées variables de classe ou attributs de classe, peuvent être considérées comme des supervariables en raison de leur portée étendue à l'intérieur de la hiérarchie des classes.

La structure d'un programme et le langage de programmation utilisé peuvent avoir un impact significatif sur la portée des variables. Les langages de programmation à blocs, tels que C, C++ et Java, permettent généralement une granularité plus fine dans la gestion de la portée des variables, en autorisant la déclaration de variables à différents niveaux de blocs de code imbriqués. Cette approche offre plus de contrôle sur l'accès aux données et peut aider à éviter les conflits et les erreurs.

Les langages de programmation sans blocs, comme Python, ont tendance à offrir une gestion de la portée des variables plus simple, en se concentrant sur les variables locales et globales au niveau des fonctions et des modules. Cette approche peut rendre le code plus facile à lire et à comprendre, mais elle peut également limiter la flexibilité et le contrôle sur l'accès aux données dans certaines situations. Dans les langages de programmation orientés objet, la portée des variables est souvent étroitement liée à la structure des classes et des objets. Les variables peuvent être déclarées au niveau de l'instance, de la classe ou même de la hiérarchie des classes, ce qui peut avoir un impact important sur la manière dont les données sont partagées et manipulées dans le programme. La gestion appropriée de la portée des variables est cruciale pour garantir l'encapsulation et l'abstraction des données, qui sont des principes clés de la programmation orientée objet.

Conseil

Voici quelques conseils pour gérer efficacement la portée des variables dans vos programmes :

Exemple

Voici deux exemples de code qui illustrent la gestion de la portée des variables en Python et en C# :

CTRL+C pour copier, CTRL+V pour coller

# Déclaration de la variable globale

global_var = "Je suis une variable globale"

def ma_fonction():

# Déclaration de la variable locale

local_var = "Je suis une variable locale"

print(global_var) # Accès à la variable globale depuis la fonction

print(local_var) # Accès à la variable locale depuis la fonction

ma_fonction()

print(global_var) # Accès à la variable globale en dehors de la fonction

print(local_var) # Erreur : La variable locale n'est pas accessible en dehors de la fonction

CTRL+C pour copier, CTRL+V pour coller

using System;

class Program

{

// Déclaration de la variable globale

static string globalVar = "Je suis une variable globale";

static void MaFonction()

{

// Déclaration de la variable locale

string localVar = "Je suis une variable locale";

Console.WriteLine(globalVar); // Accès à la variable globale depuis la fonction

Console.WriteLine(localVar); // Accès à la variable locale depuis la fonction

}

static void Main(string[] args)

{

MaFonction();

Console.WriteLine(globalVar); // Accès à la variable globale en dehors de la fonction

Console.WriteLine(localVar); // Erreur : La variable locale n'est pas accessible en dehors de la fonction

}

}

Ces exemples montrent comment déclarer et accéder à des variables globales et locales en Python et en C#. Dans les deux langages, les variables locales sont accessibles uniquement à l'intérieur de la fonction dans laquelle elles sont déclarées, tandis que les variables globales sont accessibles à la fois à l'intérieur et à l'extérieur des fonctions.

L'illustration suivante montre la portée des variables dans des blocs :

Mettre en application les notions de variables
ettre en application les notions de variables

L'utilisation de variables avec ou sans typage de données est une question clé dans la programmation, car elle influence non seulement la conception et la structure du code, mais également la manière dont les développeurs interagissent avec les données et les manipulent. Dans cette section, nous explorerons les différences entre les déclarations de variables avec et sans typage de données en utilisant des exemples de pseudo-code, et nous montrerons comment cela peut affecter l'écriture et la compréhension du code.

Le typage de données est un concept central dans la programmation qui fait référence à la classification des données en fonction de leur nature, telle que les nombres entiers, les nombres à virgule flottante, les chaînes de caractères et les booléens. Les langages de programmation utilisent généralement des types de données pour déterminer comment les données sont stockées en mémoire, comment elles sont manipulées et comment elles peuvent être converties entre différents types.

Exemple

Pour illustrer les différences entre les déclarations de variables avec et sans typage de données, examinons quelques exemples de pseudo-code :

// Déclaration et initialisation de variables typées en pseudocode

DEBUT

ENTIER x <- 10

FLOTTANT y <- 3.14

CHAINE message <- "Bonjour"

BOOLEEN estVrai <- Vrai

FIN

Dans ce code, nous avons adopté une convention de pseudocode visant à améliorer la lisibilité et la compréhension du programme. Cette convention spécifie le type de chaque variable avant son nom, utilisant des mots clés tels que « ENTIER », « FLOTTANT », « CHAINE » et « BOOLEEN ». Cela permet de clarifier les attentes concernant les types de données manipulées par chaque variable, facilitant ainsi la compréhension du code par les développeurs.

Lorsque nous utilisons le mot clé « ENTIER » pour décrire une variable, cela signifie que cette variable est destinée à stocker des nombres entiers, c'est-à-dire des nombres sans décimales ni fractions. Par exemple, si nous déclarons une variable comme « ENTIER nombre », cela indique que la variable « nombre » doit contenir uniquement des nombres entiers. Le type de variable « FLOTTANT » est utilisé pour représenter des nombres à virgule flottante, c'est-à-dire des nombres décimaux. Lorsque nous utilisons le mot clé « FLOTTANT » pour décrire une variable, cela indique que cette variable est destinée à stocker des nombres avec une partie décimale. Par exemple, une variable déclarée comme « FLOTTANT prix » sera utilisée pour stocker des valeurs monétaires ou des mesures précises nécessitant une précision décimale.

En utilisant le mot clé « CHAINE », nous déclarons une variable destinée à contenir des chaînes de caractères ou du texte. Les variables de type « CHAINE » sont utilisées pour stocker des séquences de caractères, telles que des noms, des phrases ou des adresses. Par exemple, si nous déclarons une variable « CHAINE nom », cela signifie que cette variable sera utilisée pour stocker des noms de personnes ou d'objets.

Le type de variable « BOOLEEN » est utilisé pour représenter des valeurs de vérité, c'est-à-dire des conditions qui sont soit vraies, soit fausses. Lorsque nous déclarons une variable comme « BOOLEEN », nous indiquons qu'elle ne peut prendre que deux valeurs possibles : vrai (VRAI) ou faux (FAUX). Ces variables sont souvent utilisées pour contrôler les structures de décision, telles que les boucles et les instructions conditionnelles. Par exemple, une variable « BOOLEEN estValide » pourrait être utilisée pour indiquer si une certaine condition est vraie ou fausse.

En plus de spécifier les types de variables, nous avons utilisé des flèches pour affecter des valeurs aux variables. Par exemple, en utilisant l'expression « nombre <- 10 », nous assignons à la variable « nombre » la valeur entière de 10. Cela permet d'initialiser les variables avec des valeurs spécifiques au début du programme ou à des moments précis où cela est nécessaire. Afin de délimiter clairement les blocs de code, nous avons utilisé les mots clés « DEBUT » et « FIN ». Ces mots clés indiquent le début et la fin d'un bloc d'instructions. Ils permettent de structurer le code en le divisant en sections logiques et en facilitant ainsi la lecture et la compréhension du programme dans son ensemble.

Voici, ici, un exemple sans typage de données :

// Déclaration et initialisation de variables non typées en pseudocode

DEBUT

x <- 10 // Entier

y <- 3.14 // Flottant

message <- "Bonjour" // Chaîne de caractères

estVrai <- Vrai // Booléen

FIN

Dans ce code, nous avons utilisé la convention de pseudocode qui consiste à utiliser des flèches pour affecter des valeurs aux variables. Nous avons également utilisé des commentaires pour expliquer les types de données des variables.

ExempleAvec opérateurs mathématiques

Considérons maintenant un exemple de pseudocode mettant en évidence les différences d'utilisation des variables avec et sans typage de données dans des opérations mathématiques :

// Déclaration et initialisation de variables typées en pseudocode

DEBUT

ENTIER a <- 5

ENTIER b <- 20

ENTIER somme <- a + b

REEL moyenne <- (REEL)somme / 2.0

FIN

Dans ce code, nous avons déclaré et initialisé quatre variables en utilisant le typage explicite des données. Nous avons utilisé les mots clés « ENTIER » et « REEL » pour déclarer des variables de type entier et flottant respectivement. Nous avons également effectué une conversion de type explicite en convertissant la variable « somme » en un flottant avant de la diviser par 2.0 pour calculer la moyenne.

CTRL+C pour copier, CTRL+V pour coller

1

// Déclaration et initialisation de variables non typées en pseudocode

DEBUT

a <- 5

b <- 20

somme <- a + b

moyenne <- somme / 2

FIN

Dans le code précédent, nous avons déclaré et initialisé quatre variables : « a », « b », « somme » et « moyenne ». Comme le code est écrit en pseudocode non typé, nous n'avons pas précisé le type de chaque variable, mais nous avons donné des noms de variables clairs et significatifs.

Nous avons ensuite calculé la somme des variables « a » et « b » en les ajoutant avec l'opérateur « + » et avons stocké le résultat dans la variable « somme ».

Ensuite, nous avons calculé la moyenne des variables « a » et « b » en divisant la somme par 2 avec l'opérateur « / ». Dans ce calcul, la division est effectuée en utilisant la valeur entière de « somme », donc le résultat sera également un entier.

Remarque

Notez que le choix entre l'utilisation de variables avec ou sans typage de données dépend du langage de programmation utilisé et des préférences personnelles du développeur. Certains développeurs préfèrent les langages typés en raison de leur rigueur et de leur sécurité de type, tandis que d'autres préfèrent les langages non typés pour leur flexibilité et leur facilité d'utilisation. En plus des différences dans la déclaration et l'utilisation des variables, les langages typés et non typés peuvent également avoir un impact sur la conception des programmes.

Par exemple, les langages typés nécessitent généralement une planification plus rigoureuse et une définition claire des structures de données et des interfaces, car les types de données doivent être déclarés explicitement. Les langages non typés, en revanche, permettent une conception plus flexible et un développement plus rapide, car les développeurs peuvent ajouter ou modifier des fonctionnalités sans se soucier des déclarations de type. Enfin, il convient de mentionner que certains langages de programmation, tels que TypeScript (un surensemble de JavaScript) et Python avec annotations de type, offrent la possibilité d'ajouter des types de données optionnels aux variables. Cette approche permet aux développeurs de bénéficier des avantages du typage statique tout en conservant la flexibilité et la simplicité d'utilisation des langages à typage dynamique.

Les types optionnels

L'utilisation de types optionnels permet aux développeurs de choisir la quantité de typage statique à appliquer à leur code, en fonction de leurs préférences et des exigences du projet. Dans certains cas, il peut être avantageux d'utiliser un typage strict pour réduire les erreurs potentielles, tandis que dans d'autres situations, la flexibilité du typage dynamique peut favoriser un développement plus rapide.

Exemple

Prenons, par exemple, un scénario où l'on souhaite implémenter une fonction pour calculer la somme des éléments d'un tableau. En pseudocode, avec typage statique, cela pourrait ressembler à :

CTRL+C pour copier, CTRL+V pour coller



DEBUT

Fonction somme(tableau: Tableau[Entier]) -> Entier:

total = 0

Pour chaque élément dans tableau:

total = total + élément

Retourner total



FIN

Dans cet exemple, la fonction somme attend un tableau d'entiers en entrée et retourne un entier en sortie. Le typage statique garantit que seuls des tableaux entiers sont passés à la fonction et que la valeur retournée est également un entier. Cette approche réduit le risque d'erreurs dues à des types de données incompatibles.

En revanche, avec du pseudo-code utilisant le typage dynamique, l'exemple pourrait ressembler à :



DEBUT

Fonction somme(tableau):

total = 0

Pour chaque élément dans tableau:

total = total + élément

Retourner total

FIN

Dans cet exemple, la fonction somme n'a pas de contraintes de type sur les entrées ou les sorties. Cela permet une plus grande flexibilité dans l'utilisation de la fonction, mais augmente également le risque d'erreurs si des données incompatibles sont fournies en entrée.

L'impact de ces choix de typage sur la portée des variables dépendra également du langage de programmation et de la structure du code. Par exemple, la portée des variables déclarées à l'intérieur d'une fonction ou d'une boucle peut être limitée à cette fonction ou boucle, ce qui réduit les risques d'interférences avec d'autres parties du code.

En pseudocode, cela pourrait être illustré comme suit :

DEBUT

Fonction calculerDistance(pointA: (Float, Float), pointB: (Float, Float)) -> Float:

dx = pointA.x - pointB.x

dy = pointA.y - pointB.y

distance = racine_carrée(dx*dx + dy*dy)

Retourner distance



FIN

Dans cet exemple, les variables dx, dy et distance sont déclarées à l'intérieur de la fonction calculerDistance. Leur portée est limitée à cette fonction, ce qui signifie qu'elles ne peuvent pas être modifiées ou consultées en dehors de cette fonction. Cela permet de mieux contrôler l'accès aux données et de réduire les erreurs potentielles.