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A RECUPERER EN ENTRANT Le polycopié de Caml Partie 1 –distribué ce matin Le polycopié de Caml Partie 2 Le polycopié de C.

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1 A RECUPERER EN ENTRANT Le polycopié de Caml Partie 1 –distribué ce matin Le polycopié de Caml Partie 2 Le polycopié de C

2 Programmation C Dominique Rossin

3 Première partie Généralités sur la syntaxe C

4 Historique de C AT&T Bell Labs 1969 : Premiere Unix 1973 Unix écrit en C –B.Kerninghan, D.Ritchie, The C programming Langage, Prentice Hall, 1978 C ANSI = C ISO (1990) = C« Standard » –Kerningham & Ritchie, the C programming Langage second edition, Prentice Hall, 1988 –SP Harbison, GL Stelle jr, C-A reference Manual, fourth edition, Prentice Hall 1995

5 Caractéristiques de C Compilé Typé avec des types structurés Limité à des primitives de base mais accompagné dune librairie standard pour les copies complexes, les entrées/sorties, la gestion de la mémoire … Interfaçage possible avec tous les langages ATTENTION Langage laxiste à la compilation Débogage parfois difficile

6 Différences entre C et Java Java a repris une grande partie de C mais : –C est compilé et utilise un préprocesseur –Certains mots clés changent de définition –Pas dobjets en C, juste des structures –Gestion explicite de la mémoire en C En C on demande une taille n de mémoire En java new soccupe de cette opération Il faut libérer la mémoire utilisée quand on utilise plus une structure de données En Java, le ramasseur de miettes (GC) sen occupe –En C il faut toujours déclarer avant dutiliser

7 Exemple très simple en Java Fichier Bonjour.java public class Bonjour { public static void main(String args[]) { System.out.println("Bonjour "); } // fin de main } // fin de la classe On peut avoir plusieurs fonctions main l'exécution du programme commence par l'appel à la fonction main du programme appelé.

8 Un exemple très simple en C Fichier Bonjour.c (le nom importe peu) #include int main(void) { printf("Bonjour\n"); return 0; } /* fin de main */ Il ne peut y avoir qu'une seule fonction main par programme Elle doit retourner un int (code d'erreur Unix)

9 Mise en œuvre En Java –Compilation : javac Bonjour.java –produit un fichier Bonjour.class (bytecode) –commande java Bonjour : Interprétation de Bonjour.main(String args[]) En C –prétrait., compilation, éd. de liens : gcc Bonjour.c –produit un fichier a.out (code machine exécutable) –commande./a.out : exécution de la fonction main

10 Deuxième exemple Avec : –formatage des impressions –options de compilation

11 public class PGCD { public static void main(String args[]) { int a = 257, b = 381; if (a > 0 && b > 0) { System.out.println(" PGCD("+a+","+b+")"); while (a != b) { if (a < b) b = b-a; else a = a-b; System.out.println("=PGCD("+a+","+b+")"); } System.out.println("= "+a); }

12 #include int main(void) { int a= 257, b = 381; if (a > 0 && b > 0) { printf(" PGCD(%3d,%"d)\n",a,b); while (a != b) { if (a < b) b = b-a; else a = a-b; printf("=PGCD(%3d,%3d)\n",a,b); } printf("=%d\n",a); } return 0; }

13 Exemple de formatage avec printf PGCD(257,381) "PGCD(%3d,%3d)" =PGCD(257,124) =PGCD(133,124) =PGCD( 9,124) =PGCD( 9,115)

14 Options de compilation Prétraitement, compilation et édition de liens : gcc –Wall –g pgcd.o –lm –o pgcd l'option –Wall demande une compilation avec des diagnostics sur la propreté du code l'option –g demande que la table des symboles soit ajoutée à l'exécutable l'option –lm demande de lier la librairie mathématique l'option –o pgcd demande que le résultat (l'exécutable) soit nommé pgcd au lieu de a.out

15 Déclaration de variables Syntaxe, exemples: –id_type id_variable; –id_type id1,id2; –id_type id = valeur; Les variables locales ne sont pas initialisées implicitement Les déclarations ne peuvent être qu'en début de bloc Des constructions comme for(int i = …) et similaires sont interdites

16 Types élémentaires La représentation n'est pas normalisée : –char : entiers, codés sur 8 bits –int : généralement codés sur 32 bits, –float : généralement codés sur 32 bits (IEEE) –double : généralement codés sur 64 bits En C, une affectation peut faire perdre implicitement de la précision. On a le droit d'écrire int i = 1.5;

17 Qualificatifs short et long short int (ou short simplement) : 16 bits long int (ou long simplement) : 32 ou 64 long long int : généralement 64 bits long double : au moins 64 bits

18 Conversion de types arithmétiques implicites En cas de +,*,<,… sur deux types différents: –un opérant est long double => long double –un opérant est double => conversion en double –un opérant est float => conversion en float –char et short int sont convertis en int En cas de = d'une valeur de mauvais type : conversion vers le type de la variable

19 sizeof pseudo-opérateur : sizeof(type) ou sizeof(expr) donne la taille en octets : sizeof(char)=1 nombre entier, calculé à la compilation "retourne" une valeur de type size_t (int ou long ?) –incorrect : printf("%d\n",sizeof(…)); //suppose int printf("%ld\n",sizeof(…)); // suppose long –correct printf("%ld\n",(long)sizeof(…));

20 Représentation des types numériques sizeof selon les systèmes CSILLLFDLD cw/mac gcc/hp gcc/pc gcc/sun gcc/alpha char, short, int,long, long long, float, double, long double

21 Qualificatifs signed et unsigned pour les types entiers seulement, modifient le domaine représenté mais pas la taille de la représentation, –signed char : un octet : –unsigned char :un octet : –char seul : signed ou unsigned ??? int est implicitement signed changent la sémantique des opérations et affectations

22 Valeurs booléennes En C, il n'y a pas de type spécifique aux booléens, on utilise les int false est représenté par 0 pas de valeur particulière pour true test indicateur : printf("%d\n",sizeof('a'=='b')==sizeof(int));

23 Tests, attention !!!! En C, on a le droit d'écrire : int i; … if (i = 0) … affecte 0 à i et vaut 0, ie. faux qui est très différent de : …if (i == 0) … compare 0 à i et vaut vrai ou faux selon le cas

24 Définition de constantes 3 moyens en C –#define –const –enum

25 #define exemples –#define N (1 << 4) –#define DEUX_N ((N)+(N)) Niveau préprocesseur = perte d'information usage très répandu attention aux parenthèses

26 const Exemples : –const int N = 1 << 4; –const int DEUX_N = N+N; fondalementalement une déclaration de variable, symboles utilisables par le débogueur l'affectation est en principe interdite, avec certains compilateurs, on a un simple warning

27 Enumérations Pour disposer de constantes symboliques entières sans #define Déclaration enum nom_d_enum { const1,const2,…}; Déclaration de variables enum nom_d_enum nom_de_variable

28 Fonctions –Déclaration obligatoire avant toute utilisation –Récursivité à la Java –void = absence d'argument ou de valeur en retour Exemples :

29 #include #define DEBUT 0 #define FIN 10 static int carre(int); static int cube(int n) {return carre(n)*n;} static int carre(int n) {return n*n;} int main(void) { int i; for (i = DEBUT; i < FIN; i++) printf("%3d^2=%3d,%3d^3=%3d\n",i,carre(i),cube(i)); return 0; }

30 gcc –Wall –g carre.c –o carre./carre 0^2= 0, 0^3= 0 … 5^2= 25, 5^3=125 6^2= 36, 6^3=216 7^2= 49, 7^3=343

31 Les boucles et tests Même syntaxe qu'en Java Les boucles for, while et do…while –while (condition) {…} –do {…} while (condition) –for (i = 0; i < 10; i++) {…} Les structures de tests –if (condition) {} else {}

32 Tableaux statiques et chaines de caractères Déclaration et allocation type_des_elements nom_tab[nombre]; Initialisation (+declaration et allocation) : int primes[]={2,3,5,7,11}; // int primes[6] char s[] = "abc"; /*char s[4]; s[0]='a'; s[1]='b';s[2]='c';s[3]='\0'*/ Les indices de tableau vont de 0 à N-1 mais IL N'Y A PAS DE VERIFICATION DE DEBORDEMENT

33 Copie d'un tableau ou d'une chaine void copie_tableau(char []t1,char []t2,int n) { while (n --> 0) t1[n]=t2[n]; } void copie_chaine(char []s1,char []s2) { int i=0; do s2=s1[i] while (s1[i++]!='\0'); }

34 Fonctions simples sur les chaines strlen(s) : retourne la longueur de la chaine s, sans compter le nul. –Il faut mettre #include strcmp(s1,s2): compare deux chaines et retourne un nombre 0. atoi(s),atol(s),atof(s) : conversion vers entier, long et double –Librairie stdlib.h

35 Structures Déclaration struct nom {type1 c1; type2 c2;…}; Déclaration de variable : struct nom variable; Exemple –struct evt {int jour,mois,annee; char evt[50]}; –struct evt anniv; –anniv.jour = 14; anniv.annee=1973; –strcpy(anniv.evt,"Anniversaire de Dominique");

36 Exemple #include struct point {float x; float y} p10 = {0,10}; struct rect {struct point p1; struct point p2}; static double sqr(double x) { return x*x; } static double dist(struct point p1,struct point p2){ return sqrt(sqr(p1.x-p2.x)+sqr(p1.y-p2.y)); }

37 int main(void) { struct rect r = {{0,5},{25,20}}; return 0; }

38 Format d'affichage printf(format, arg1, arg2,…); format = chaine de caractères : %c : caractère %d : entier %f : float %s : chaine de caractères %u : entier non signé char msg_erreur[20][100]; void erreur(int no) { printf("erreur numero %d:%s",no,msg_erreur[no]); }

39 Divers Types synonymes : typedef type nom_nouveau_type; typedef struct {int re; int im;} Complexe; Complexe z;

40 Macros avec arguments #define mauvais_carre(x) x*x #define carre(x) ((x)*(x)) #define max(a,b) ((a)<(b)?(b): (a)) max(mauvais_carre(x+1),carre(x+1)); ((x+1*x+1)<(((x+1)*(x+1)))?…

41 Références La référence : –Kerningham, Ritchie, The C Programming Language, second edition, Prentice Hall, 1988

42 Programmation C Deuxième Partie

43 Pointeurs et adresses Mémoire = Collection de cellules numérotées consécutivement et contenant chacun un octet Adresse = Localisation d'une variable dans la mémoire Pointeur = variable contenant l'adresse d'une variable Typage d'es pointeurs : T* est le type "adresse d'un objet de type T". Objectifs: –Passage par référence pour modifier un paramètre –efficacité dans la transmission des paramètres et du résultat –référencer des objets dont la localisation est inconnue à la compilation

44 Référencement et déréférencement &var est l'adresse de (une référence à) la variable var *ptr est la variable pointée par le pointeur ptr. int age; printf("entrez votre age : "); scanf("%d",&age); int i=2,j=5; static void echanger(int *p1,int *p2) { int t=*p1; *p1 = *p2; *p2 = t; } echanger(&i,&j); /* i==5 et j==2*/

45 L'adresse NULL Un pointeur dont la valeur est ((void *) 0), noté par la constante symbolique NULL ne pointe vers aucune cellule mémoire DEREFERENCER NULL provoque une erreur !!!! int main(void) { int *p; printf("%p,%p\n",p,NULL); return 0; } 0xbffffc58,(nil)

46 int x = 1, y=2, z[4], *ip; ip = & x; /* ip pointe sur x*/ y = *ip; /* y==1*/ *ip = 0;/* x==0*/ *ip = *ip+10;/*x==10*/ ip = &z[2];/*ip pointe sur z[2]*/ ip=&y;/*ip pointe sur y*/ ++*ip;/*y==2*/ (*ip)++;/*y==3*/ x y z[0] z[1] z[2] z[3] ip

47 Tableaux et pointeurs Le nom d'un tableau t s'évalue à l'adresse de t[0] Si un pointeur p pointe sur t[0], p+i pointe par définition sur t[i] Ainsi,après int t[N], *p=t;/*p==&t[0]*/ on a : p+i == &t[i],*(p+i) == t[i], et même t+i == &t[i],*(t+i) == t[i] Mais on ne peut pas affecter à un nom de tableau

48 Usage idiotique des pointeurs static int somme(int *t, int n) { int i,s; for(s=0,i=0; i < n; i++) s = s+t[i]; return s; } est équivalent à : static int somme(int *t, int n) { int s = 0; while (n-- > 0) s+=*t++;/* lire *(t++) */ return s; }

49 Déréférencements et type struct ptr->champ = (*ptr).champ typedef struct {int re; int im;} Complexe; Complexe *addition(Complexe *a,Complexe *b) { b->re=a->re+b->re; b->im=a->im+b->im; return b; }/* permet addition(u,addition(v,w)) */

50 Liste chaînées typedef struct cell { int val; struct cell *suivant; } cell,*liste; void affiche(liste l) { for (;l;l=l->suivant) printf("%d, ",l->val); }

51 Allocation dynamique malloc void *malloc(size_t) Permet la réservation de mémoire à l'exécution pour une variable inconnue à la compilation. malloc(n) renvoie: l'adresse de début d'un bloc de n octets NULL si plus aucune mémoire n'est disponible Schéma typique : /*typ p[N]; dynamique*/ typ *p=(typ *) malloc(N*sizeof(typ)); if (!p) erreur(…)

52 Constructeurs #include typedef struct cell {int val; struct cell *next; } *List; List new_List(int v,List n) { List tmp = (List) malloc(sizeof(struct cell)); if (!tmp) { fprintf(stderr,"Plus de memoire "); exit(1); } tmp->val = v; tmp->next=n; return tmp; }

53 Constructeurs suite int main(int argc, char **argv) { int i; List l=NULL,v; for(i = 1,i < argc; i++) l = new_List(atoi(argv[i]),l); for (v=l;v;v=v->next) printf("%d\n",v->val); return 0; }

54 Désallocation void free(void *) Bloc perdu = plus aucun pointeur ne permet d'y accéder Pas de ramasseur de miettes Il faut restituer explicitement les blocs qui ne sont plus utilisés l'argument doit être une adresse obtenue par malloc on ne doit restituer qu'une seule fois il ne faut plus utiliser aucune adresse vers ce bloc

55 Tableaux multidimensionnels Statiquement : type[N][M] réserve N*M variables, dans l'ordre T[0][0],…T[0][M-1],T[1][0],…,T[N-1][M-1] Dynamiquement : typ **T=(typ **)malloc(N*sizeof(typ*)); if (!T) erreur(); for(i=0; i

56 Taille 7 x ,0 0,1 0,2 1,0 1,1 1,2 2,0 2,1 2,2 3,0 3,1 3,2 4,0 4,1 4,2 5,0 5,1 5,2 6,0 6,1 6,2

57 Tableau version deux int **t = (int **)malloc(N*sizeof(int*)); if (!t) erreur(); t[0] = (int *) malloc(N*M*sizeof(int)); for (i=1; i < N; i++) { t[i]=t[i-1]+M; if (!t[i]) erreur(); }

58 Fichiers et entrées / sorties FILE * = type de descripteur de fichier FILE *stdin,*stdout,*stderr sont ouverts automatiquement au début du programme exit (de n'importe ou) et return dans main font automatiquement fclose de tous les fichiers ouverts. (ce n'est pas le cas lors d'un plantage en cours du programme utiliser fflush) /* Filtre ^M ^J */ #include int main(void) { int c; while ((c=getchar())!=EOF) putchar(c==13?10:c);

59 Ouverture et fermeture de fichier FILE *fopen(const char * nom,const char *mode); nom=chemin d'accès au fichier mode=="r" pour ouvrir en lecture mode=="w" pour ouvrir en écriture (création ou remplacement) mode=="a" opur ouvrir en écriture à la fin du fichier retourne NULL si erreur int fflush(FILE *); force l'écriture des tampons renvoie 0 ou EOF en cas d'erreur int fclose(FILE *); ferme le fichier après un fflush éventuel renvoie 0 ou EOF en cas d'erreur

61 Ecriture de fichiers int putc(int c,FILE *f); Ecrit le caractère c renvoie sa valeur ou EOF si problème putchar(c) est équivalent à putc(c,stdout) int fprintf(FILE *,const char *format,…); printf(…) est équivalent à fprintf(stdout,…) renvoie le nombre de caractères écrits ou EOF si erreur

62 Divers Arithmétique des pointeurs : typ t[20],*p1=t+13,*p2=t+17; int n=p2-p1; /* n==4*/ Pointeurs sur des fonctions : double x,y; double (*f)(double); f=sin; y=f(x); Permet le passage de fonctions en paramètre

63 static int add(int a, int b) { return a+b; } static int mul(int a, int b) { return a*b; } static int reduce(int *t,int n,int v, int (*f)(int,int)) { int i; for (i = 0; i < n; i++) v=f(v,t[i]); return v; } int main(void) { int t[] = {1,3,7}; printf("%d\n",reduce(t,3,0,add)); /* 11 */ printf("%d\n",reduce(t,3,1,mul)); /* 21 */ return 0; }


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