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<!DOCTYPE html>
<html lang="fr">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Cours n°1 : Introduction au C</title>
<link rel="stylesheet" href="https://vpoupet.github.io/myriad/slides/slides.css">
<link rel="stylesheet" href="https://vpoupet.github.io/myriad/slides/themes/myriad/myriad.css">
<link rel="stylesheet" href="highlight.css">
</head>
<body>
<section class="title">
<h1>Cours n°1 :<br>Introduction au C</h1>
<div class="context">Réseau et Prog. Bas Niveau</div>
<div class="author">Victor Poupet</div>
<time>2024-01-15</time>
</section>
<section>
<h1>Généralités</h1>
<ul>
<li>Langage bas niveau (accès direct aux instructions du système)</li>
<li>Développé par Dennis Ritchie en 1972 chez Bell Labs</li>
<li>Langage impératif</li>
<li>La syntaxe du C a fortement inspiré celle de nombreux langages par la suite (par exemple Java)</li>
</ul>
</section>
<section>
<h1>Premier programme</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">#include <stdio.h>
/* la fonction main est appelée automatiquement à l'exécution du programme */
int main() {
printf("Hello, world!\n");
return 0; // valeur de retour
}</code></pre>
</div>
<div class="side">Quelques remarques :
<ul>
<li>sensible à la casse</li>
<li>caractères blancs ne sont pas significatifs</li>
<li>
commentaires sur une ligne indiqués par <code>//</code>, sur plusieurs lignes entre <code>/*</code> et <code>*/</code></li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Instructions</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">int a = 12; int b = 5;
// bloc d'instructions après if
if (a > 0) {
a += 1;
b = a + b;
}</code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li>Les instructions se terminent par un point virgule</li>
<li>On peut grouper plusieurs instructions entre accolades</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Compilation</h1>
<div class="side">
<pre><code class="plaintext">$ gcc -Wall code.c -o prog
$ ./prog
Hello, world!</code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li>Les programmes en C ne sont pas directement exécutables</li>
<li>Il faut les compiler</li>
<li>La compilation produit un fichier exécutable (langage machine)</li>
<li>La compilation s'effectue en plusieurs temps :
<ul>
<li>précompilation (traîtement syntaxique)</li>
<li>compilation (génération de code machine)</li>
<li>édition de liens (production d'un exécutable en combinant les fonctions)</li>
</ul>
</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Précompilation</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp"><span class="highlight">#include</span> <stdio.h>
<span class="highlight">#include</span> <stdlib.h>
<span class="highlight">#include</span> "fichier.h"
<span class="highlight">#define</span> PI 3.14159
<span class="highlight">#define</span> ever ;1;
int main() {
int n = 1;
for(<span class="only highlight" data-step="0">ever</span><span class="only highlight">;1;</span>) {
if (<span class="only highlight" data-step="0">PI</span><span class="only highlight">3.14159</span>) / n < 1) {
break;
}
n++;
}
}</code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li class="skip">Inclusion de fichiers (<code>#include</code>)</li>
<li>Remplacement de constantes et macros (<code>#define</code>)</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Fonctions</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">#include <math.h>
float hyp(int, int);
float hyp(int a, int b) {
float r;
r = sqrt(a * a + b * b);
return r;
}</code></pre>
</div>
<div class="side">
<p>Chaque fonction a un <em>prototype</em> (ou <em>signature</em>) :</p>
<ul>
<li>type de retour</li>
<li>nom</li>
<li>liste des arguments : type éventuellement suivi du nom</li>
</ul>
<p>Le prototype sert à définir le cadre d'utilisation de la fonction</p>
<p>Exemple: <a href="cours01/stdioh.html"><code>stdio.h</code></a></p>
</div>
</section>
<section>
<h1>La fonction main</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">int main() {
// code principal du programme
return 0;
}
int main(int argc, char *argv[]) {
// affiche tous les arguments :
for (int i=0; i<argc; i++) {
printf("%s\n", argv[i]);
}
}</code></pre>
</div>
<div class="side">
<p>Tout programme doit comporter une fonction <code>main</code></p>
<ul>
<li>C'est cette fonction qui est exécutée quand le programme est lancé</li>
<li>la fonction <code>main</code> peut faire appel aux autres fonctions</li>
<li>son type de retour est toujours un entier (code de retour du programme)</li>
<li>elle peut recevoir des arguments correspondant aux options lors de l'appel :
<ul>
<li>un entier indiquant le nombre d'arguments</li>
<li>un tableau contenant des chaînes de caractères (les arguments)</li>
</ul>
</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Types de base</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">int a = 12;
unsigned int b;
long int c;
long long int d;
unsigned long long int e;
float x = -2.72;
double y;
char s = 'A';</code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li>Chaque variable doit avoir un type défini</li>
<li>
Le type permet au compilateur de déterminer l'espace mémoire occupé par la variable et de décoder correctement sa valeur</li>
<li>Il existe plusieurs types de données « élémentaires » prédéfinis</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Les types de base en mémoire</h1>
<p>Les différents types de base n'occupent pas le même espace mémoire.</p>
<p>En général :</p>
<ul>
<li><code>char</code> sur un octet (minimum 1)</li>
<li><code>short</code> sur 2 octets (minimum 2)</li>
<li><code>int</code> sur 4 octets (minimum 2)</li>
<li><code>long int</code> sur 8 octets (minimum 4)</li>
<li><code>float</code> sur 4 octets</li>
<li><code>double</code> sur 8 octets</li>
</ul>
<p>
Cependant, l'espace occupé par chaque type peut dépendre du système d'exploitation. La norme spécifie des tailles minimum et des relations entre les types (un <code>long int</code> doit être au moins aussi long
qu'un <code>int</code>).
</p>
<p>On peut utiliser l'instruction <code>sizeof</code> pour obtenir la taille en octets d'une variable</p>
</section>
<section>
<h1>Structure de contrôle</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp only" data-step="0">int x = 12;
if (x > 0) {
x--;
} else {
x++;
}
while (x > 1) {
x--;
}</code><code class="cpp only">for (int i=0; i < 5; i++) {
x *= 2;
}
// version équivalente avec un while
<span class="highlight">int i=0;</span>
while (<span class="highlight">i < 5</span>) {
x *= 2;
<span class="highlight">i++;</span>
}</code><code class="cpp only">switch (x % 3) {
case 1:
x -= 1;
break;
case 2:
x += 1;
break;
default:
x += 3;
break;
}</code></pre>
</div>
<div class="side">
<p>
On peut contrôler le déroulement du programme en fonction des valeurs des variables à l'aide de structures de contrôle :</p>
<ul>
<li><code>if</code>/<code>else</code> permet d'exécuter une instruction si une condition est vérifiée ou non</li>
<li><code>while</code> permet d'exécuter une instruction tant qu'une condition est vraie</li>
<li><code>for</code> est une syntaxe spéciale qui génère une boucle <code>while</code></li>
<li><code>switch</code> permet d'exécuter des instructions en fonction de la valeur d'une expression</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Un exemple</h1>
<p>→ <a href="cours01/binome.html">Programme de calcul de racine d'un polynôme de degré 2</a></p>
</section>
<section>
<h1>Conversion de type</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">char c = 'A'; // 'A' = 65
int a = 3;
int b = 2;
unsigned int u;
float x, y;
x = a / b;
y = <span class="highlight">(float)</span> a / b;
// x = 1, y = 1.5
a = <span class="highlight">(int)</span> 3.9;
b = -1;
u = <span class="highlight">(unsigned short)</span> b;
b = a + c;
// a = 3, u = 65535, b = 68</code></pre>
</div>
<div class="side">
<p>Dans certains cas, il est possible de convertir une variable d'un type en un autre (<em>cast</em>) :</p>
<ul>
<li>la plupart des types de base sont interconvertibles car ils représentent tous des nombres</li>
<li>pour demander la conversion explicite en un type, on préfixe la variable du type entre parenthèse</li>
<li>certaines conversions sont faites implicitement lors d'opérations entre deux types différents</li>
<li>
la conversion d'un <code>float</code> en <code>int</code> élimine la partie fractionnaire (arrondi inférieur en positif, et supérieur en négatif)</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Tableaux</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">/* déclarations */
int tab[10];
// le programme réserve 40 octets
long int tab2[10];
// le programme réserve 80 octets
char s[20];
// le programme réserve 20 octets
/* utilisation */
tab[0] = 0;
tab[1] = 1;
for (int i = 2; i < 10; i++) {
tab[i] = tab[i-1] + tab[i-2];
}
// initialisation à la création
int t[4] = {1, 2, 3, 4};</code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li>Un tableau contient toutes les valeurs à la suite en mémoire</li>
<li>L'espace mémoire d'un tableau est donc égal à la taille d'un élément multiplié par le nombre d'éléments</li>
<li>
La variable correspondant au tableau ne contient pas véritablement toutes les valeurs, mais simplement l'adresse mémoire où se trouve la première case du tableau</li>
<li>
Pour trouver la valeur en position <em>i</em> dans le tableau, il faut aller à l'adresse de la première case, et se déplacer de <em>i</em> fois la taille d'un élément</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Tableaux</h1>
<p>Suite à l'instruction<br><code style="margin-left: 5mm">int tab[4];</code></p>
<ul>
<li>Le programme réserve 16 octets (4 par entier) pour le tableau</li>
<li>La variable <code>tab</code> contient l'adresse de la première case</li>
<li>La valeur qui se trouve à l'adresse <code>tab</code> est un <code>int</code></li>
<li>La valeur qui se trouve à l'adresse <code>(tab+1)</code> est un <code>int</code></li>
<li>
Rien ne marque la fin du tableau, mais le contenu des cases à l'extérieur est indéterminé (et peut être interdit d'accès au programme courant)</li>
</ul><br><img src="cours01/cours01-tableaux.svg" style="width: 100%" alt="tableaux">
</section>
<section>
<h1>Pointeurs</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">int a, b, *p;
a = 10;
p = &a;
// *p vaut 10
b = *p;
a++;
// a = 11, *p = 11, b = 10</code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li>Un pointeur est une variable qui contient l'adresse mémoire d'un objet (et qui connaît le type de l'objet pointé)</li>
<li>La notation <code>*p</code> désigne la valeur qui se trouve à l'adresse <code>p</code></li>
<li>La notation <code>&a</code> désigne l'adresse à laquelle est stockée la variable <code>a</code></li>
<li>Dès que l'on manipule des objets plus complexes que les types de base, les variables contiennent des pointeurs vers les objets et non pas les objets eux-mêmes</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Arithmétique pointeur</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">int *p1; // supposons p1 = 2100
int *p2; // supposons p2 = 3300
sizeof(int); // 4
p1 + 5; // 2120
p1 - 3; // 2088
p1++; // p1 = 2104
p1--; // p1 = 2100
p2 - p1; // 300
void *p3 = p1;
char *p4 = p1;
p3 + 3; // 2103
p4 - 5; // 2095</code></pre>
</div>
<div class="side">
<p>On peut faire des opérations arithmétiques sur les pointeurs :</p>
<ul>
<li>pointeur + entier</li>
<li>entier + pointeur</li>
<li>pointeur - entier</li>
<li>pointeur++</li>
<li>pointeur--</li>
<li>pointeur - pointeur</li>
</ul>
<p>Les autres opérations ne sont pas valides</p><br>
<p><strong>Attention :</strong> Pour toutes ces opérations, l'unité correspond à la taille en mémoire du type pointé</p>
</div>
</section>
<section>
<h1>En mémoire</h1>
<pre><code class="cpp">float a = 3.14; (float) a : 1234
<span class="uncover">float *p; (float*) p : 1842</span>
<span class="uncover">p = &a;</span> <span class="uncover">(int*) tab : 834</span>
<span class="uncover" data-start="3">int tab[5];</span> <span class="uncover">(int*) t : 2936</span>
<span class="uncover" data-start="4">int *t = tab;</span>
<span class="uncover">tab[2] = 10;</span>
<span class="uncover">*(t+3) = 20;</span>
<span class="uncover">t = p;</span>
<span class="uncover">*p = 2.72;</span>
</code></pre><br><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-1.svg" data-step="0" style="width: 100%" alt="pointeurs"><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-2.svg" style="width: 100%" alt="pointeurs"><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-3.svg" style="width: 100%" alt="pointeurs"><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-4.svg" style="width: 100%" alt="pointeurs"><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-5.svg" style="width: 100%" alt="pointeurs"><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-6.svg" style="width: 100%" alt="pointeurs"><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-7.svg" style="width: 100%" alt="pointeurs"><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-8.svg" style="width: 100%" alt="pointeurs"><img class="only" src="cours01/cours01-pointeurs-9.svg" style="width: 100%" alt="pointeurs">
</section>
<section>
<h1>Valeur ou référence</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">int a, b;
a = 1;
b = a;
a = 2; <span class="uncover">// a = 2, b = 1</span>
int u[3] = {0, 10, 20};
int *v;
v = u;
u[1]++; <span class="uncover">// u[1] = 11, v[1] = 11</span>
v++; <span class="uncover">// u[1] = 11, v[1] = 20</span>
char *n, *m;
n = "abc";
m = n;
n = "def"; <span class="uncover">// n = "def", m = "abc"</span></code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li>
Lorsqu'on copie une variable contenant une valeur de type simple (<code>int</code>, <code>char</code>, <code>float</code>, <em>etc</em>.), la valeur est copiée et les deux variables sont indépendantes</li>
<li>
Si deux pointeurs sont égaux, toute modification du contenu de l'un modifie également le contenu de l'autre</li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Tableaux et pointeurs</h1>
<p>Les opérations sur les tableaux reviennent à manipuler des pointeurs :</p><br>
<ul>
<li>
la déclaration <code>int t[];</code> est équivalente à <code>int *t;</code> (dans ce cas la taille du tableau n'est pas définie et l'espace n'est pas réservé en mémoire)</li>
<li>pour accéder à une case du tableau, <code>t[5]</code> est équivalent à <code>*(t+5)</code> (et même à <code>5[t]</code>)</li>
</ul>
</section>
<section>
<h1>Chaînes de caractères</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">int longueur (char *s) {
int i = 0;
while (s[i] != '\0') {
i++;
}
return i;
}
int main() {
char *s = "Youpi";
int l = longueur(s); // l = 5
char nom[4];
nom[0] = 'B';
nom[1] = 'o';
nom[2] = 'b';
nom[3] = '\0';
l = longueur(nom); // l = 3
}</code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li>
Les chaînes de caractères sont des tableaux de caractères, dont la dernière case contient<code>'\0'</code></li>
<li>En général il n'est donc pas nécessaire de mémoriser la longueur d'une chaîne de caractères</li>
<li>
Lorsque l'on réserve l'espace mémoire manuellement, il faut faire attention à prendre une case de plus pour le caractère <code>'\0'</code></li>
</ul>
</div>
</section>
<section>
<h1>Structures</h1>
<div class="side">
<pre><code class="cpp">// définition du type
struct Voiture {
int nb_portes;
char *marque;
};
// initialisation
struct Voiture v1;
v1.marque = "Peugeot";
v1.nb_portes = 5;
struct Voiture v2 = {
.nb_portes = 3,
.marque = "Volvo",
};
struct Voiture v3 = {2, "Fiat"};</code></pre>
</div>
<div class="side">
<ul>
<li>Les structures sont des objets en C contenant plusieurs champs</li>
<li>La définition d'une structure donne un type et un nom à chaque champ</li>
<li>On accède aux champs à l'aide de la notation pointée</li>
<li>Les valeurs des champs d'une structure sont stockés à la suite en mémoire</li>
<li>La taille occupée en mémoire par une structure est égale à la somme des tailles des différents champs</li>
<li>On peut utiliser <code>sizeof</code> pour trouver la taille</li>
</ul>
</div>
</section>
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languages: [], // disable automatic language detection
});
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</html>