La création des logiciels

Un projet informatique s'inscrit dans un cycle de développement qui définit les grandes étapes de la réalisation (planification), de la manière dont on passe d'une étape à l'autre (modèle incrémental, en V, en spirale, méthode up, extreme programming, etc.). Pour les petits projets (ou les petites équipes de développement), cette réflexion est souvent négligée (on se répartit les modules et chacun développe dans son coin). Ceci est une cause fréquente d'erreurs (bogues) et de non-conformité (le produit final n'est pas conforme aux attentes de l'utilisateur). Mais même les énormes projets, avec beaucoup de moyens, sont victimes de cette négligence ; ainsi, l'échec du premier vol d'Ariane 5 fut dû à un problème de logiciel, etc. Un projet peut alors intégrer une approche de la qualité et de la sûreté de fonctionnement des systèmes informatiques afin de contrôler autant que possible le produit final.

Un projet comprend les étapes suivantes (selon le modèle incrémental) :

• l'établissement d'un cahier des charges qui définit les spécifications auxquelles devra répondre le logiciel ;
• la définition de l'environnement d'exécution (architecture informatique) :
  • type(s) d'ordinateur sur lequel le logiciel doit fonctionner (station de calcul, ordinateur de bureau, ordinateur portable, assistant personnel, téléphone portable, guichet automatique de banque, ordinateur embarqué dans un véhicule ;
  • type et version du(des) système(s) d'exploitation sous-jacent ;
  • périphériques nécessaires à l'enregistrement des données et à la restitution des résultats (capacité de stockage, mémoire vive, possibilités graphiques...) ;
  • nature des connexions réseau entre les composants (niveau de confidentialité et de fiabilité, performances, protocoles de communication...) ;

• la conception de l'application et de ses constituants, et notamment de l'interactivité entre les modules développés : structure des données partagées, traitement des erreurs générées par un autre module... : c'est le domaine du génie logiciel ;
• la mise en place d'une stratégie de développement :
  • répartition des tâches entre les développeurs ou les équipes de développement, qui vont assurer le codage et les tests ;
• le plan de test du logiciel, pour s'assurer qu'il remplit bien la mission pour laquelle il a été écrit, dans toutes les conditions d'utilisation qu'il pourra normalement rencontrer, mais aussi dans des cas limites.

Après chacune de ces phases, on peut avoir une étape de recette, où le client va valider les choix et les propositions du maître d'œuvre.

La phase de programmation consiste à décrire le comportement du logiciel à l'aide d'un langage de programmation. Un compilateur sert alors à transformer ce code écrit dans un langage informatique compréhensible par un humain en un code compréhensible par la machine, le résultat est un exécutable. On peut également, pour certains langages de programmation, utiliser un interpréteur qui exécute un code au fur et à mesure de sa lecture, sans nécessairement créer d'exécutable. Enfin, un intermédiaire consiste à compiler le code écrit vers du bytecode. Il s'agit également d'un format binaire, compréhensible seulement par une machine, mais il est destiné à être exécuté sur une machine virtuelle, un programme qui émule les principales composantes d'une machine réelle. Le principal avantage par rapport au code machine est une portabilité théoriquement accrue (il « suffit » d'implanter la machine virtuelle pour une architecture donnée pour que tous les programmes en bytecode puissent y être exécutés), portabilité qui a fait, après sa lenteur, la réputation de Java. Il convient de noter que ces trois modes d'exécution ne sont nullement incompatibles. Par exemple, OCaml dispose à la fois d'un interpréteur, d'un compilateur vers du bytecode, et d'un compilateur vers du code natif pour une grande variété de processeurs. Une fois écrit (et compilé si nécessaire), le code devient un logiciel.

Pour des projets de grande amplitude, nécessitant la collaboration de beaucoup de programmeurs, voire de plusieurs équipes, on a souvent recours à une méthodologie commune (par exemple MERISE) pour la conception et à un atelier de génie logiciel (AGL) pour la réalisation.

Au cours de la programmation et avant la livraison du produit final, le programme est testé afin de vérifier qu'il fonctionne bien (y compris dans des cas d'utilisation en mode dégradé) et qu'il est conforme aux attentes de l'utilisateur final. Les tests intermédiaires permettent de s'assurer que chaque module de code réalise correctement une fonction : ce sont les tests unitaires. Les tests finals qui vérifient le bon enchaînement des modules et des traitements sont des tests d'intégration.

Pour certaines applications demandant un haut niveau de sûreté de fonctionnement, les tests sont précédés d'une étape de vérification, où des logiciels spécialisés effectuent (généralement sur le code source, mais parfois aussi sur le code compilé) un certain nombre d'analyses pour vérifier partiellement le bon fonctionnement du programme. Il n'est toutefois pas possible (et des théorèmes mathématiques montrent pourquoi), de garantir la parfaite correction de tout logiciel par ce moyen et la phase de test reste donc nécessaire. Elle se complète aussi, lorsqu'il s'agit d'une évolution d'une application existante, de nombreux tests automatisés de non-régression. Les tests non plus ne pouvant pas garantir totalement l'absence d'erreurs, il est bon de les compléter par des phases de vérification par relecture : des techniques existent pour essayer de rendre cette vérification exhaustive.

Statistiques : la création d'un logiciel est une tâche ardue ; environ 31% des projets informatiques sont abandonnés avant d'être terminés, plus de 50% des projets coûtent le double du coût initialement estimé et seulement 15% des projets finissent dans les temps et selon le budget défini. Les besoins de seule maintenance de l'existant peuvent prendre jusqu'à 50% des effectifs d'une équipe chargée d'un logiciel (or, c'est là une fonction pénible, ingrate, peu valorisante et qui rebute et démotive souvent les bons programmeurs).

Toutefois avec l'utilisation de méthodes comme la méthode UP ou l'extreme programming, ces statistiques ont tendance à s'améliorer. Notamment, grâce à un développement par itérations successives où les phases d'analyse, de conception, de réalisation et de test se répètent plusieurs fois pendant la durée de vie du projet et produisent à chaque fois un produit exécutable. Le client peut après chacune des itérations "tester" le produit et donner son avis. Ces méthodes permettent ainsi une meilleure gestion des coûts et surtout de la qualité tout en réduisant fortement les risques de non conformité avec les souhaits du client.