Découvrir OCaml : expressions, valeurs et types

1.1 Introduction et motivation

Le tronc commun vous a appris à programmer en Python, un langage impératif : on y donne des ordres (« affecte ceci », « répète cela »), et l'on modifie pas à pas l'état de la machine. L'option informatique vous fait découvrir un second langage, OCaml, qui repose sur une idée différente et complémentaire : programmer, c'est avant tout décrire des valeurs par des expressions, et laisser la machine les évaluer. On ne dit plus tant comment faire que ce que l'on veut calculer.

Deux traits d'OCaml structureront tout ce cours. D'abord, OCaml est fortement et statiquement typé : chaque expression possède un type, vérifié par le compilateur avant toute exécution. Une bonne part des erreurs qui, en Python, ne se révèlent qu'au pire moment (sur le troisième jeu de données, le jour du concours) sont ici interceptées dès la compilation. Ensuite, ce typage est inféré : vous écrivez rarement les types vous-même, c'est le compilateur qui les reconstitue. Le compilateur cesse d'être un simple exécuteur pour devenir un relecteur exigeant et bienveillant.

Ce premier chapitre installe le socle : la boucle d'interaction et la notion d'expression, les types de base et leurs opérateurs, la liaison de noms par let et la portée lexicale, la conditionnelle vue comme une expression, les fonctions (curryfication, ordre supérieur), l'inférence de types et l'idée naïve du polymorphisme, les n-uplets, et enfin les définitions récursives. Tout ce qui suit sera supposé acquis dans les chapitres ultérieurs.

1.2 Le toplevel : tout est expression

OCaml s'utilise de deux façons complémentaires, comme Python : en mode interactif dans une boucle d'interaction (le toplevel), et en mode compilé sur un fichier .ml. Le toplevel est l'outil d'exploration idéal : on y saisit une phrase terminée par un double point-virgule ;;, et il répond en affichant le type et la valeur du résultat.

# 2 + 3;;
- : int = 5
# 7 / 2;;
- : int = 3

La réponse du toplevel se lit toujours sur le même patron : - : <type> = <valeur> pour une expression anonyme, et val <nom> : <type> = <valeur> lorsqu'on nomme le résultat (voir la section suivante).

1.3 Les types de base et leurs opérateurs

1.3.1 Entiers et flottants : deux mondes séparés

OCaml distingue strictement les entiers (int) des nombres à virgule flottante (float), et — c'est sa grande surprise pour qui vient de Python — leurs opérateurs sont distincts. Sur les entiers : +, -, *, / (division entière) et mod (reste, à n'employer pour l'instant que sur des grandeurs positives). Sur les flottants, les mêmes opérateurs suivis d'un point : +., -., *., /..

# 17 mod 5;;
- : int = 2
# 3.0 *. 2.5;;
- : float = 7.5

# 1 + 2.0;;
Error: This expression has type float but an expression
       was expected of type int