PL/I

PL/I
Date de première version	1964
Influencé par	Fortran Cobol Algol
Site web	www.ibm.com/products/pli-compiler-zos

PL/IouPL/1(Programming Language number 1,littéralement « Langage de programmation numéro 1 ») est unlangage de programmationdéveloppé parIBMau début desannées 1960.

Son objectif était d'être universel et de pouvoir remplacer indifféremment les langages à destination scientifique, tels queFORTRANetALGOL,et le langageCOBOL,plus adapté aux problèmes de comptabilité et de gestion. Il permettait même l'accès à des fonctions autrefois réservées à laprogrammation système,comme la gestion de zones dynamiques de mémoire allouées à la demande (et non simplement à l'entrée dans un bloc), depointeurs,et le travail par programme directement dans lestamponsd'entrée-sortie. Ses capacités de points d'entrée génériques dans les procédures offraient une possibilité qui se retrouvera avecC++.Il avait pour objectif de devenir le langage privilégié de programmation des ordinateurs universelsIBM 360 et 370.

Ce langage est défini par les normesECMA-50 (1976),ANSIX3.53-1976,AFNORNF Z 65-500 etISO6160:1979. Il fut utilisé comme langage de programmation système dans le projetMultics.

Sa syntaxe ajoutait aux idées de FORTRAN certaines idées de COBOL (structures, calcul en mode décimal), et d'ALGOL (structure de blocs imbriqués). Toutefois, les programmeurs de ces deux langages ne communiquaient guère entre eux à l'époque, et chacun jugeait inutile et encombrant ce qui avait été inclus pour l'autre. Son compilateur nécessitait également des machines importantes pour l'époque, et ne comportait au départ ni optimiseur, ni compilateur incrémental (lePL/I Optimizing compileret lePL/I Checkout compilerne viendront que plus tard).

Ce langage avait beaucoup des caractéristiques de ce qui sera plus tard leC,et même déjà certaines duC++.IBMdéposa les noms de PL/1 à PL/100 pour éviter de perdre le contrôle des spécifications du langage.Un effet non prévu de cette décision fut de dissuader la concurrence de nommer « PL/I » ses propres implémentations, qui prirent des noms voisins: « SL/1 », « CPL/1 », «PL/M», « PL/C »,etc.Devant la multitude de ces appellations, la crainte d'unebalkanisationdu langage (et des frais de migration associés en cas de changement de constructeur) dissuada les équipes informatiques d'y migrer.^{[non pertinent]}Le lancement du langage, malgré des qualités (gestion simple dumultitâche,récursivité,structures de blocs, facilités dedébogageet deprofilage,allocation dynamique dans des pools de mémoire eux-mêmes dynamiques (AREA), ordre LOCATE permettant de travailler à même les tampons du système pour éviter les recopies inutiles, procédures génériques analogues auxtemplatesdeC++) et des défauts (universalité illusoire,typage dynamiqueimprévisible, complexité intrinsèque) ne rencontra donc pas le succès espéré. Ses puissantes possibilités de débogage,en particulier(CHECK):etON CHECK(…),furent néanmoins remarquées.

Caractéristiques

Généralités

• Un objectif du langage est que chacun puisse l'utiliser sans avoir à en connaître la totalité. Il n'y a en conséquence pas demots réservésdans PL/I. (PL/I comporte bien desmots-clés,mais ils ne sont reconnus que dans le contexte précis où ils auraient un sens. En d'autres termes, on peut appeler une variableDO,FORMATouPOINTERsi on le désire, et le langage a été conçu pour le permettre sans le moindre effet secondaire indésirable.). Cela permettait d'écrire sans risque des programmes PL/I qui se compilaient et s'exécutaient, sans pour cela avoir à connaîtretoutPL/I. Un exemple extrême et caricatural, mais pédagogique, donné dans les centres d'instruction IBM était:IF ELSE = THEN THEN ELSE = IF; ELSE THEN = IF;,expression parfaitement valide où des variables se nommaient ELSE, THEN et IF.
• Un programmeur doit pouvoir utiliser un nom défini de façon externe — par exempleTIME— sans avoir à se demander si c'est une variable ou une fonction sans argument.
• Les instructions d’entrée/sortiefont partie du langage et ne sont pas des fonctions debibliothèquesexternes. Un avantage immédiat est que les ordres d'entrée comme de sortie ont accès à la table des symboles au moment de la compilation, ce qui simplifie souvent leur écriture (GET DATA,PUT DATA).
• Le compilateur est tolérant: en cas d'écart à la syntaxe, il essaiera de déterminer ce que le développeur souhaite selon lui le plus probablement, et agira en conséquence en émettant un simple message d'avertissement («warning»).

Les objectifs complets de PL/I sont détaillés dans la préface de la brochure de référence du langage établie par IBM.

Aides au débogage

Elles étaient d'autant plus nécessaires que les tolérances du compilateur masquaient des erreurs variées:

• déclarations facultatives, règles d'établissement d'attributs par défaut en fonction des attributs déclarés. Une variable en I,.., N non déclarée recevait d'emblée 5 ou 6 attributs; d'où une certaine insensibilité aux fautes de frappe entrainant des dédoublements de variables, et la nécessité pour le programmeur de vérifier dans la table des symboles pour vérifier que le compilateur l'avait compris;
• des règles de conversion en cascade laissant affecter presque n'importe quelle valeur à n'importe quelle variable;
• d'où des compilations réussies suivies d'exécutions problématiques.

Gestion des exceptions

La déclarationONreprésentait déjà unsystème de gestion d'exceptions.

• ON CHECK(variable):bloc;exécutait les instructions du bloc chaque fois que la variable précisée changeait de valeur, où que ce soit dans le programme sauf là où on l'inhibait par(NOCHECK).
• CHECK(variable)imprimait à chaque changement, par défaut, le nom de la variable et sa nouvelle valeur.
• ON RANGE(tableau)exécutait le code correspondant lorsque l'indice de tableau sortait de ses bornes autorisées, etc.

Dump « évolué »

L'instructionPUT DATA(liste de variables);imprimait ces variables dans le format approprié à leur déclaration.PUT DATA;sans liste imprimaittoutesles variables du programme; ON ERROR PUT DATA;garantissait en cas d'erreur détectée à l'exécution un dumppost-mortemtrès lisible.

Aspects précurseurs

PL/I, inspiré pour sa syntaxe par l’ALGOL 60, mais également pour ses fonctionnalités par le FORTRAN et le COBOL, comportait dès sa première version de 1966:

• lesappels génériques,qui n'apparaîtront avecC++qu'en1998;
• lemultitâcheintégré au langage (et non par sous-programmes) qui se généralisera avecGoen2003:pour appeler le programme X en tâche asynchrone, il suffisait d'écrireCALLXTASK;.Pour se synchroniser unWAIT(X);suffisait; cette possibilité ne fut cependant implantée que sousOS/360et ses dérivés. Elle n'était accessible ni sousVM/CMSni sousDOS/360,les 2 autres systèmes d'exploitation d'IBM;
• les constantes littérales binaires, comme'01'Bqui ne seront intégrées qu'avecC++14en2014
• lepréprocesseurdu PL/I était très novateur. Il permettait la copie de bout de sources externes (%INCLUDE), la spécification de constantes (%DECLARE, %assignation), et comme pour le préprocesseur du C des instructions conditionnels (%IF %THEN %ELSE). En fait, c'était un véritable langage de programmation avec ses boucles (%DO var=expression TO expression BY expression %END) et ses procédures propres (%PROCEDURE, %RETURN).

Défauts

La recherche d'universalité du langage, sans théorie sous-jacente, lui a donné une apparence complexe qui a joué contre lui, empêchant notamment sa normalisation. Au sujet du PL/I, on parle aussi de « syndrome du couteau suisse » pour désigner sa définition comme une recherche de polyvalence excessive.

Deux grands autres principes du PL/I se sont révélés contreproductif. Le premier est l’orthogonalité, c'est-à-dire que tout attribut ou toute utilisation peut se combiner avec tout autre. On peut par exemple appeler une procédure et passer par référence un tableau de structures allouées dynamiquement. Le deuxième principe est la permissivité, le programmeur a toujours raison, tout ce qui syntaxiquement correct a un sens et le compilateur doit le traduire. Une expression numérique peut accepter tous les types existants: binaire (FIXED BINARY), virgule flottante (FLOAT DECIMAL), décimal à virgule fixe (FIXED DECIMAL), format d’édition (PICTURE), une expression simple comme A*B+C/D donne la plupart du temps un code généré mathématiquement faux si l’on utilise la combinaison de tous les types existants. Et ce n’est pas un bug du compilateur, car il suit scrupuleusement le tableau officiel des très complexes règles de conversion. Une trop grande permissivité amène à générer des effets de bord incompréhensibles pour le programmeur non confirmé.

Les programmeurs Fortran n'avaient guère l'usage des « structures » ni du format décimal inspirés du COBOL et ceux de Cobol ne voyaient pas l'intérêt des formats d'édition inspirés du FORTRAN (instructions GET EDIT et PUT EDIT).

Les instructions FORMAT et le GOTO calculé du FORTRAN combinées aux curiosités du COBOL avec sesPICTUREet son tri de fichier intégré ont fait du PL/I un langage certes complet mais plus complexe à apprendreet à maîtriser.

Puissant en lui-même, ses tolérances en matière d'usage de mots-clés (non réservés), de déclarations et de concordances de typene lui permettait pas de garantir la fiabilité des applications acceptées.

Richard Holt, de l'université de Toronto, dressa dès 1972 un inventaire de défauts de PL/I,Teaching the Fatal Disease (or) Introductory Computer Programming Using PL/Iqui circula beaucoup et qu'il réédita en 1999. On le trouve encore à disposition de nos jours (2015).

Quelques caractéristiques de PL/I déroutèrent et conduisirent laRevue de l'AFCETà publier un article:Je ne suis pas curieux, mais je voudrais savoir.Le directeur du développement scientifique d'IBM France, Jean-Jacques Duby, répondit en personne dans le numéro suivant par un article,Réponse aux questions d'un curieuxexpliquant la raison de ces étrangetés. Quelques caractéristiques de PL/I furent néanmoins supprimées en 1970, comme la classe de variablesCONTROLLED(POINTER)jugée inopportune en raison de sa confusion possible avec la classeBASED(POINTER).

Héritiers

• Les langages de programmation systèmes XPL, PL-16 (pour le TélémécaniqueT1600et leSolar-16),PL/S(en)(langage d'IBM d'écriture système) etPL/Msont dérivés de PL/I.
• Les langages d'enseignement CUPL et PL/C développés à Cornell sont basés sur PL/I.
• Le langage procéduralREXX.

Aujourd'hui

En 2015, PL/I ne fait plus partie des 30 principaux langages de développement, selonIEEE Spectrum.

Le projetPL/I pour gcca cessé tout nouveau développement en 2007.

En revanche, la sociétéIron Spring Softwarepropose en 2015 un compilateur disponible sous différents systèmes dont Linux (distribution-agnostic).

Par ailleurs, l'éditeur Blu Age Software propose un outil et une méthode permettant d'automatiser la transformation de patrimoines PL/I versJavaEEet/ou.Net.

IBM continue de supporter et de développer le PL/I sur ses 2 systèmes d'exploitation principaux: z/OS et AIX. En 2019 sur z/OS, la dernière version du compilateur s'appelle "Enterprise PL/I for z/OS", le code généré est optimisé pour les architecture 64 bits: "z/Architecture" et pour les processeurs: z13, z14, z15. Entre autres le PL/I supporte l'arithmétique flottante décimale (IEEE) et les chaines de caractères codées enUTF-8et UTF-16 .

Conclusion

PL/I permettait de confiner à des zones prédéfinies et allouées à la demande (AREA) la manipulation des pointeurs et des adresses, faisant ainsi bénéficier le programmeur de laprotection mémoirematérielle du système. Il disposait de puissantes possibilités intégrées dedébogage.Ces possibilités natives du langage sont assurées dans d'autres aujourd'hui par des bibliothèques (Electric Fence,etc.), des aides audébogagecommeValgrindou desframeworks.Ses autres innovations se retrouvent aujourd'hui, parfois dans le corps des langages et compilateurs (appels génériques de procédure, conversions automatiques de type, profilage, structures chaînées), plus souvent dans des bibliothèques optionnelles.

Légère et symbolique consolation posthume: lemultitaskingqui constituait l'un des points forts de PL/I est également celui d'un langage fortement promu en interne comme en externe parGoogle:lelangage Go.

Références

• Sammet, Jean E.,Programming Languages: History and Fundamentals,Prentice-Hall, 1969
• Richard L. Wexelblat(ed.):History of Programming Languages,Academic Press1981.
• Thomas J. BerginandRichard G. Gibson(eds.):History of Programming Languages,Addison Wesley, 1996.
• PL/I
• XPLun langage dérivé de PL/I

Bibliographie

• Charles Berthet,Le Langage de programmation PL/1Paris: Dunod, 1972.
• Dominique Jacquelin,Le PL-1: langage de programmationParis: Dunod, 1973.
• Françoise Veillon,Cours de programmation en langage PL / 1Paris: A. Colin, 1971.
• Philippe Dupont,Les langages de programmation en parallèle: FORTRAN, COBOL, PL/1, APLParis: Masson, 1974.
• normeISO 61601979
• Standard ECMA-50 pour le langage PL/I1976.
• P. A. Shovlar,A concise guide to PL/1Harwell (Royaume-Uni) 1980.
• R. W. Conway,The Case for PL/I as the Language for Instruction in ProgrammingIthaca (États-Unis d'Amérique) 1983.
• R. W. Conway et W. L. Maxwell,CUPL - An Approach to Introductory Computing InstructionIthaca (États-Unis d'Amérique) 1968
• R. W. Conway et R. L. Constable,PL/CS - A Disciplined Subset of PL/IIthaca (États-Unis d'Amérique) 1976.
• Manuel de PL/Mun langage de programmation système dérivé de PL/I via XPL

Liens externes

• PL/1 for GCC(Projet, abandonné depuis 2007, visant à ajouter un frontal pour PL/1 au compilateurGCCdu projetGNU)
• M. Mazaud,Un traducteur de PL/1 vers C(INRIARocquencourt, Rapport technique n° 65,février 1986)
• Compilateur RainCode PL/1(Compilateur pour la plateformeMicrosoft.NETet.net Core)
• Compilateurs PL/I IBM
• Manuels pour le compilateur PL/I sous CP/M
• Documentation PL/I pour l'IBM 360