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author | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2023-11-14 16:55:21 +0100 |
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committer | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2023-11-14 16:55:21 +0100 |
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Basic set of slides on typing.
-rw-r--r-- | transp-inf110-02-typage.tex | 296 |
1 files changed, 296 insertions, 0 deletions
diff --git a/transp-inf110-02-typage.tex b/transp-inf110-02-typage.tex new file mode 100644 index 0000000..7ee04fe --- /dev/null +++ b/transp-inf110-02-typage.tex @@ -0,0 +1,296 @@ +%% This is a LaTeX document. Hey, Emacs, -*- latex -*- , get it? +\documentclass[mathserif,a4paper,aspectratio=169]{beamer} +%\documentclass[a4paper]{article} +%\usepackage[envcountsect,noxcolor]{beamerarticle} +\usepackage[shorthands=off,french]{babel} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{lmodern} +\DeclareUnicodeCharacter{00A0}{~} +\DeclareUnicodeCharacter{2026}{...} +\DeclareUnicodeCharacter{1E25}{\d{h}} +% Beamer theme: +\usetheme{Goettingen} +%\usecolortheme{albatross} +%\usecolortheme{lily} +%\setbeamercovered{transparent} +% A tribute to the worthy AMS: +\usepackage{amsmath} +\usepackage{amsfonts} +\usepackage{amssymb} +\usepackage{amsthm} +% +\usepackage{mathrsfs} +% +\usepackage{graphicx} +\usepackage{tikz} +\usetikzlibrary{arrows,automata,calc} +% +\newcommand{\itempoint}{\strut\hbox{\color{beamerstructure}\donotcoloroutermaths$\blacktriangleright$}\nobreak\hskip.5em plus.5em\relax} +\renewcommand{\thefootnote}{\textdagger} +\newcommand{\dbllangle}{\mathopen{\langle\!\langle}} +\newcommand{\dblrangle}{\mathclose{\rangle\!\rangle}} +% +% +% +\title{Typage simple} +\subtitle{INF110 (Logique et Fondements de l'Informatique)} +\author[David Madore]{David A. Madore\\ +{\footnotesize Télécom Paris}\\ +\texttt{david.madore@enst.fr}} +\date{2023–2024} +\mode<presentation>{% +\beamertemplatenavigationsymbolsempty +\usenavigationsymbolstemplate{\vbox{\hbox{\footnotesize\hyperlinkslideprev{$\leftarrow$}\insertframenumber/\inserttotalframenumber\hyperlinkslidenext{$\rightarrow$}}}} +} +\setbeamercolor{myhighlight}{fg=black,bg=white!90!green} +\begin{document} +\mode<article>{\maketitle} +% +\setlength\abovedisplayskip{2pt plus 2pt minus 2pt} +\setlength\belowdisplayskip{2pt plus 2pt minus 2pt} +% +\begin{frame} +\titlepage +{\footnotesize\center{\url{http://perso.enst.fr/madore/inf110/transp-inf110.pdf}}\par} +{\tiny +\immediate\write18{sh ./vc > vcline.tex} +\begin{center} +Git: \input{vcline.tex} +\end{center} +\immediate\write18{echo ' (stale)' >> vcline.tex} +\par} +\end{frame} +% +\section*{Plan} +\begin{frame} +\frametitle{Plan} +\tableofcontents +\end{frame} +% +\section{Généralités sur le typage} +\begin{frame} +\frametitle{Qu'est-ce que le typage ?} + +{\footnotesize Philosophie opposée du « codage de Gödel » en + calculabilité, lequel représente toute donnée finie par un + entier.\par} + +\medskip + +\itempoint Informellement, un \textbf{système de typage} est une façon +d'affecter à toute \alert{expression} et/ou \alert{valeur} manipulée +par un langage informatique un \textbf{type} qui contraint son usage +{\footnotesize (p.ex., « entier », « fonction », « chaîne de + caractères »)}. + +\medskip + +\textbf{Buts :} +\begin{itemize} +\item attraper plus tôt des \textbf{erreurs de programmation} + {\footnotesize (« ajouter un entier et une chaîne de caractères » + est probablement une erreur, ou demande une conversion + explicite)}, +\item éviter des \textbf{plantages ou problèmes de sécurité} + {\footnotesize (exécution d'un entier)}, +\item garantir certaines \textbf{propriétés du comportement} des + programmes ($\rightarrow$ analyse statique), forcément de façon + limitée (cf. théorème de Rice), p.ex., la \alert{terminaison}, +\item aider à l'\textbf{optimisation} {\footnotesize (fonction pure : + sans effet de bord)}. +\end{itemize} + +\medskip + +{\footnotesize Cf. systèmes d'unités (homogénéité) en physique.\par} + +\end{frame} +% +\begin{frame} +\frametitle{Variétés de typage} + +Il y a autant de systèmes de typage que de langages de programmation ! + +\medskip + +\itempoint Typage \textbf{statique} (à compilation) vs +\textbf{dynamique} (à exécution) ou mixte. + +{\footnotesize En général on préfère : erreur à la compilation $>$ + erreur à l'exécution $>$ plantage.\par} + +\medskip + +\itempoint Typage \textbf{inféré} par le langage ou \textbf{annoté} +par le programmeur. + +{\footnotesize Type = promesse donnée par le langage au + programmeur ou par le programmeur au langage ?\par} + +\medskip + +\itempoint Typage « sûr » ou partiel/contournable (\textit{cast} de +la valeur, manipulation de la représentation mémoire, suppression ou +report à l'exécution de vérification). + +\medskip + +\itempoint Typage superficiel {\footnotesize (« ceci est une liste »)} +ou complexe {\footnotesize (« ceci est une liste d'entiers »)}. + +\medskip + +\itempoint Diverses annotations possibles {\footnotesize (« cette + fonction est pure », « soulève une exception »)}. + +\medskip + +\itempoint Liens avec les mécanismes de sécurité (qui peut faire +quoi ?), de gestion de la mémoire (système de typage linéaire), +l'évaluation (exceptions), la mutabilité. + +\medskip + +\itempoint Les types sont-ils citoyens de première classe + {\footnotesize (:= manipulables dans le langage)} ? + +{\footnotesize Juvénal : « Quis custodiet ipsos custodes? » Quel est + le type des types eux-mêmes ?\par} + +\end{frame} +% +\begin{frame} +\frametitle{Opérations de base sur les types} + +En plus de types de base (p.ex. $\mathtt{Nat}$ = entiers, +$\mathtt{Bool}$ = booléens), les opérations suivantes sur les types +sont \emph{souvent} proposées par les systèmes de typage : + +\bigskip + +\itempoint Types \textbf{produits} (= paires, triplets, $k$-uplets). +P.ex. $\mathtt{Nat} \times \mathtt{Bool}$ = type des paires formées +d'un entier et d'un booléen. + +\smallskip + +Composantes éventuellement nommées $\rightarrow$ structures +(= enregistrements). + +\smallskip + +Produit vide = type trivial, $\mathtt{Unit}$ (une seule valeur). + +\bigskip + +\itempoint Types \textbf{sommes} (= unions). P.ex. $\mathtt{Nat} + +\mathtt{Bool}$ = type pouvant contenir un entier \emph{ou} un booléen, +avec un \alert{sélecteur} de cas. + +\smallskip + +Cas particulier : $\mathtt{Unit} + \cdots + \mathtt{Unit}$ = type +« énumération » (pur sélecteur). + +\smallskip + +Somme vide = type inhabité (impossible : aucune valeur). + +\bigskip + +\itempoint Types \textbf{fonctions} (= exponentielles). +P.ex. $\mathtt{Nat} \rightarrow \mathtt{Bool}$. + +\bigskip + +\itempoint Types \textbf{listes}. P.ex. $\mathtt{List}~\mathtt{Nat}$ += type des listes d'entiers. + +\end{frame} +% +\begin{frame} +\frametitle{Quelques fonctionnalités fréquentes} + +\itempoint \textbf{Sous-typage} = les valeurs d'un type sont +automatiquement des valeurs possibles d'un autre. + +\bigskip + +\itempoint \textbf{Polymorphisme} = utilisation de plusieurs types +possibles, voire de n'importe quel type (cf. transp. suivant). +P.ex. la fonction « identité » $(\forall\mathtt{t})\; \mathtt{t} +\rightarrow \mathtt{t}$. + +\bigskip + +\itempoint \textbf{Constructeurs de types} = fabriquent un type à +partir d'un (ou plusieurs) autres. P.ex. $\mathtt{List}$ (fabrique le +type « liste de $\mathtt{t}$ » à partir de $\mathtt{t}$). + +\bigskip + +\itempoint \textbf{Types récursifs} = construits par les opérateurs +(produits, sommes, fonctions, constructeurs…) à partir des types +définis eux-mêmes. P.ex. $\mathtt{Tree} = +\mathtt{List}~\mathtt{Tree}$. + +\bigskip + +\itempoint \textbf{Types dépendants} = un type à partir d'une valeur. +P.ex. $k \mapsto \mathtt{Nat}^k$. + +\bigskip + +\itempoint \textbf{Types opaques} (abstraits, privés…) = types dont +les valeurs sont cachées, l'usage est limité à une interface publique. + +\end{frame} +% +\begin{frame} +\frametitle{Quelques exemples} + +{\footnotesize Éviter les termes de typage « faible » et « fort », qui + veulent tout (ou rien) dire.\par} + +\medskip + +\itempoint Assembleur (langage machine) : aucun typage (tout est +donnée binaire). + +{\footnotesize Idem : machine de Turing, fonctions générales + récursives (tout est entier), $\lambda$-calcul non typé (tout est + fonction).\par} + +\medskip + +\itempoint C : annoté, vérifié à la compilation (\emph{aucune} +vérification à l'exécution), moyennement complexe et contournable +(pointeurs génériques \texttt{void*}). + +\medskip + +\itempoint Python, JavaScript, Perl, Scheme, etc. : typage vérifié à +l'exécution, superficiel. Suffisant pour éviter les comportements +indéfinis. + +\medskip + +\itempoint Java : annoté, mixte compilation/exécution (double +vérification), initialement superficiel (listes non typées), puis +introduction de « génériques » ($\rightarrow$ polymorphisme +paramétrique) avec Java 5, puis diverses sortes d'inférence. + +\medskip + +\itempoint Rust : interaction avec la gestion de la mémoire +($\approx$ typage linéaire). + +\medskip + +\itempoint OCaml, Haskell : langages fonctionnels avec système de +typage très complexe (polymorphisme, constructeurs, types récursifs…) + +\end{frame} +% +\end{document} |