Algorithmique et programmation TP 1 : Le langage C++, structure d un programme, compilation, types de base, affichage et lecture de données

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Christine Raymond
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1 BELFORT MONTBÉLIARD Département d Informatique DUT Informatique S1 Année 2011/2012 Algorithmique et programmation Algorithmique et programmation TP 1 : Le langage C++, structure d un programme, compilation, types de base, affichage et lecture de données Le langage de programmation utilisé pour les TP d algorithmique et programmation est le langage C++. Le but de ce premier TP est d écrire, de compiler et d exécuter des premiers programmes simples. 1 Le premier programme : hello.cpp 1.1 Organisation et saisie du premier programme Avant tout, il est important de bien organiser vos travaux. Pour ce faire, commencer par créer un répertoire pour les TP dans votre répertoire personnel. Éventuellement, créer un sousrépertoire TP1. Saisir le programme suivant dans votre éditeur de textes préféré. Dans le doute, utiliser l éditeur recommandé, à savoir emacs ou xemacs. / I n f o r m a t i o n s s u r l e programme : auteur, date, e t c. / / i n c l u s i o n d un f i c h i e r d en t ê t e ; en t ê t e s t a n d a r d des e n t r é e s s o r t i e s / / s p é c i f i e que l on u t i l i s e l e s p a c e de nommage s t a n d a r d / // début du programme = f o n c t i o n main // o u v e r t u r e de l a f o n c t i o n p r i n c i p a l e cout << "Hello World!!" << e n d l ; // i n s t r u c t i o n s t e r m i n é e s par ; // f e r m e t u r e de l a f o n c t i o n p r i n c i p a l e Sauvegarder le programme sous hello.cpp. NB : l extension.cpp est importante pour indiquer qu il s agit d un programme C Compilation Avant de pouvoir exécuter le programme, il faut le transformer en fichier exécutable. Cette opération, appelée compilation est réalisée par un compilateur. Le compilateur que vous allez utiliser s appelle g++ et s utilise de la manière suivante : g++ -Wall -Wextra hello.cpp -o hello L option -o hello sert à spécifier le nom de l exécutable à créer (hello dans ce cas). Par défaut, si cette option est absente, l exécutable portera le nom a.out. 1

Le but de ce premier TP est d écrire, de compiler et d exécuter des premiers programmes simples. 1 Le premier programme : hello.cpp 1.

2 Les options -Wall et -Wextra servent à activer les avertissements (ou warnings) du compilateur. Ce sont des diagnostics émis par le compilateur lorsqu il rencontre des constructions qui, bien que n empêchant pas la compilation, correspondent souvent à des erreurs de programmation. Il est très fortement recommandé de toujours compiler avec ces options et de corriger le programme en conséquence. Dans le terminal, taper la commande ls -l. On constate que les droits du fichier hello sont différents de ceux des autres. Les lettres x dans -rwxr-xr-x indiquent un fichier exécutable. Charger le fichier hello dans (x)emacs, la version binaire du programme apparaît. 1.3 Les différentes étapes de la compilation Comme il vient d être vu, il est possible de compiler un programme à l aide d une seule commande. En réalité, la compilation se fait en plusieurs étapes qui sont enchaînées automatiquement par le compilateur. On peut s en rendre compte en ajoutant l option -v à la commande de compilation, ce qui indique au compilateur d afficher les différentes commandes qu il exécute : g++ -v hello.cpp Les principales étapes de la compilation sont les suivantes : 1. Passage du préprocesseur Le préprocesseur agit sur le texte du code source, il ne «compile» rien : il remplace des éléments (constantes, inclusions de fichiers, etc.) pour rendre le programme compilable. Arrêter la compilation du programme hello.cpp après le passage du préprocesseur à l aide de l option -E du compilateur : g++ -E hello.cpp -o hello.i Charger le fichier hello.i dans (x)emacs pour voir les modifications apportées au fichier source. 2. Transformation du code source C++ en langage d assemblage, c.-à-d. code source assembleur. Le langage d assemblage ou assembleur est le langage le plus proche de la machine, beaucoup moins haut niveau et donc plus fastidieux et long à programmer. Ce langage est quasiment inutilisable pour les grandes applications. De plus, l assembleur est spécifique à chaque type / architecture de processeur, le programme n est donc pas portable d une machine à une autre ayant une architecture processeur différente. L assembleur est le langage de plus bas niveau, pour plus précisions se reporter aux futurs TP d architecture. Arrêter la compilation après la transformation en assembleur du code source C++ à l aide de l option -S du compilateur : g++ -S hello.cpp -o hello.s Charger le fichier hello.s dans (x)emacs afin de bien voir la version assembleur. 3. Transformation par l assembleur (commande as) du code source assembleur en code objet. Le code assembleur est transformé en code machine compréhensible par le processeur. 4. Transformation par l éditeur de liens (commande collect2) du code objet en binaire exécutable Cette étape permet de lier plusieurs codes objets en un seul exécutable et d inclure des fonctions prédéfinies dans des bibliothèques. 2

Il est très fortement recommandé de toujours compiler avec ces options et de corriger le programme en conséquence. Dans le terminal, taper la commande ls -l.

3 1.4 Exécution et compréhension du programme par déduction Après avoir compilé le programme, l exécuter à l aide de la commande./hello déduire ce que fait l instruction cout ; insérer plusieurs instructions cout ; enlever le endl sur certaines lignes pour mettre en évidence son rôle. 1.5 Commentaires sur le programme 1. Tout texte placé entre / et / est un commentaire ignoré par le compilateur. Toute fin de ligne suivant // est également un commentaire. 2. Il faut toujours indiquer le type de retour d une fonction. Ainsi, la fonction principale main retourne toujours le type int (spécifié par le langage). Cependant, comme on peut le voir, on peut omettre une instruction return explicite. Dans ce cas, la fonction principale retourne par défaut zéro. 3. Le fichier d en-tête iostream contient les déclarations nécessaires pour pouvoir employer les fonctions d entrée-sortie du C La ligne comportant using namespace est une directive introduisant l espace des noms std. 5. cout désigne le flux de sortie associé à la sortie standard, par défaut l écran. Un autre flux de sortie est prédéfini, il s agit de cerr associé à la sortie d erreur standard, par défaut l écran également. 6. L opérateur binaire << est appelé opérateur d insertion. L évaluation de l expression cout << "Hello World!!" a pour effet de bord l écriture de l opérande de droite sur la sortie standard. Cet opérateur est associatif de la gauche vers la droite, on peut ainsi enchaîner les affichages. 7. cout << endl a pour effet le passage à la ligne. En conclusion, le programme met en évidence le fait que l opérateur d insertion connaît son opérande de droite et l affiche selon son type. 2 Affichages de données Déclarer des variables dans hello.cpp avec les types de base int, float et char ; initialiser les variables au niveau de leur déclaration (cf. exemple ci-dessous) ; afficher les valeurs des variables ; remarquer l importance de l ordre des << : de la gauche vers la droite. / H e l l o. cpp : v e r s i o n 2. 0 D é c l a r a t i o n e t a f f e c t a t i o n de v a r i a b l e s / i n t e n t i e r = 2010; 3

Tout texte placé entre / et / est un commentaire ignoré par le compilateur. Toute fin de ligne suivant // est également un commentaire. 2. Il faut toujours indiquer le type de retour d une fonction.

4 f l o a t r e e l = ; char l e t t r e = S ; // cout << e n t i e r << e n d l ; cout << "entier : " << e n t i e r << e n d l ; cout << "reel..: " << r e e l << e n d l ; cout << "lettre : " << l e t t r e << e n d l ; // cout << e n t i e r << r e e l << e n d l ; 3 Lecture de données au clavier Tout d abord, il faut savoir qu une lecture au clavier et plus généralement sur l entrée standard (par défaut le clavier) se fait grâce au flux d entrée dénommé cin. Comme on l a vu, l affichage à l écran se fait au moyen de l opérateur d insertion <<. Pour une lecture sur un flux d entrée on utilise l opérateur dual >>, appelé opérateur d extraction. Modifier le programme hello.cpp de manière à ce qu il demande d entrer un nombre entier, puis une lettre, et les affecte respectivement aux variables entier et lettre (cf. exemple cidessous) ; afficher le contenu des variables entier et lettre. Ne pas oublier de mettre un message avant l affichage de chaque donnée (cf. exemple ci-dessous) ; remarquer l importance de l ordre (associativité) des >> : de la gauche vers la droite. / H e l l o. cpp : v e r s i o n 3. 0 D é c l a r a t i o n e t a f f e c t a t i o n de v a r i a b l e s / i n t e n t i e r ; f l o a t r e e l ; char l e t t r e ; cout << "Entrer un entier : " ; c i n >> e n t i e r ; cout << "Donner une lettre : " ; c i n >> l e t t r e ; cout << "Valeurs saisies : " << e n t i e r << " " << l e t t r e << e n d l ; c o u t << " Une autre valeur entière suivie d un réel svp : " ; c i n >> e n t i e r >> r e e l ; cout << "Valeurs saisies : " << e n t i e r << " " << r e e l << e n d l ; cout << "That s all folks" << e n d l ; 4

au clavier et plus généralement sur l entrée standard (par défaut le clavier) se fait grâce au flux d entrée dénommé cin.

5 4 Influence du type des opérandes ; conversion de températures On vous demande d écrire un programme qui convertit une température donnée en degrés Fahrenheit en degrés Celsius. Pour ce faire vous devez demander à l utilisateur d entrer une température, puis la convertir en utilisant le formule suivante : celsius = 5 (fahr 32)/9 tester votre programme avec pour valeur de température 106 ; après avoir testé la formule précédente, modifier la formule comme suit : celsius = 5/9 (fahr 32) tester le programme avec la même température que précédemment, que constatez-vous? Le type du résultat d une opération dépend du type de ses opérandes, ce qui influe sur la valeur du résultat (division entière). // Programme de c o n v e r s i o n de d e g r é s F a h r e n h e i t v e r s C e l s i u s f l o a t f a h r ; f l o a t c e l s i u s ; c o u t << " Programme de conversion deg. F vers deg. C" << e n d l ; cout << "Entrer une température : " ; c i n >> f a h r ; // c e l s i u s = 5 ( f a h r 32) / 9 ; c e l s i u s =5 / 9 ( f a h r 3 2 ) ; cout << "La température en Celsius est : " << c e l s i u s << e n d l ; 5

température 106 ; après avoir testé la formule précédente, modifier la formule comme suit : celsius = 5/9 (fahr 32) tester le programme avec la même température que précédemment, que constatez-vous?

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