Partie I. Les bases du langage

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1 Programmation en C - L3BI - M1BI V.Padovani, R.Mantaci Partie I. Les bases du langage premiers programmes padovani padovani@irif.fr (CM, TD L3) mantaci@irif.fr (TD M1) types et déclarations de variables, achage et lecture du clavier, expressions et évaluation hiérarchie des types de base Programmation en C 1 Programmation en C 3 Plan (provisoire) du cours Programmer...? niveau minimal : types, variables, expressions, lecture et achage structures de contrôle (conditionnelle, boucles) tableaux et chaînes de caractères intermédiaire : fonctions pointeurs, allocation dynamique de mémoire avancé : listes chaînées, arbres binaires fonctions récursives Eectuer sur des nombres une suite d'opérations, suivant une méthode décrite par une suite d'instructions un programme. Les opérations à eectuer sont décrites dans une syntaxe particulière, un langage de programmation : C, Javascript, Python, Assembleur (langages impératifs) Java, C++ (langages à objets) OCaml, Lisp, Haskell (langages fonctionnels)... Programmation en C 2 Programmation en C 4

2 Eléments communs à tous les langages : mémoriser, relire des nombres (variables, pile, registres) eectuer des opérations élémentaires (addition, soustraction, multiplication...) soumettre une suite d'instructions à une condition (si... alors faire..., sinon faire...) répéter une suite d'instructions (faire 100 fois..., tant que... faire...) communiquer avec l'utilisateur/l'environnement (achage à l'écran, lecture du clavier, de la souris...) 1.1. Achage simple 1. Premiers programmes // fichier hello.c #include <stdio.h> int main() { printf("hello World!\n"); return 0; } //fichier hello.c : commentaire (double slash + texte) int main(){... } : dénition de fonction (fonction principale) printf(... ) : demande d'achage d'une chaîne "Hello World!\n" : chaîne à acher (\n : retour à la ligne). Programmation en C 5 Programmation en C 7 Eléments correspondants en C : variables (points d'accès à la mémoire) opérateurs : + - * < >... conditionnelle : if (...) {... } else {... } boucles : for (...) {... } while (...) {...} do {... } while (...) instructions d'entrée/sortie : Le sens des éléments suivants sera précisé par la suite : #include <stdio.h> : directive de compilation return 0; : retour de valeur vers le shell (0 pas d'erreur) le programme est écrit dans un éditeur de texte, puis compilé (transformé en un chier exécutable) depuis un terminal : $ emacs hello.c & $ gcc -Wall hello.c -o hello gcc : the GNU C compiler -o nom de l'exécutable : le nom est libre (par défaut : a.out) printf(...) scanf (...) Programmation en C 6 Programmation en C 8

3 1.2. Structure générale d'un programme C programme une suite de dénitions de fonctions nom de fonction (...) {. suite d'instructions. } {... } (début et n de bloc) le corps de la fonction. chaque instruction se termine par un point-virgule. une fonction principale, lancée au démarrage : la fonction main int x; réserver, allouer un emplacement en mémoire, susamment grand pour stocker un entier (int). appeler cet emplacement x. la variable x l'emplacement réservé en mémoire de nom x. int le type de x, spéciant la nature des données stockables dans x (caractère, nombre à virgule, tableau d'entiers... ici, entier). type nom de variable; déclaration de variable Programmation en C 9 Programmation en C Déclarations de variables, calcul et achage #include <stdio.h> int main() { int x; // nouvelle variable x, de type entier int y; // nouvelle variable y, de type entier int z; // nouvelle variable z, de type entier point de vue idéalisé : la mémoire de la machine peut être vue comme une suite de cases d'unités-mémoires chacune pouvant contenir un petit nombre. x = 10; // stocker dans x la valeur 10. y = 20; // stocker dans y la valeur 20. z = x + y; // stocker dans z la valeur de x plus celle de y. } // affichage de la somme de x, y et z printf("la valeur calculee est %d", x + y + z); return 0; chaque variable allouée occupe une tranche d'unités-mémoire, plus ou moins grande selon son type. Programmation en C 10 Programmation en C 12

4 x = 10; stocker la valeur 10 dans x une variable non encore aectée est dite non initialisée. le contenu d'une variable non initialisée est quelconque. z = x + y; // après x = 10; y = 20; 1. lire le contenu courant de x (soit 10) 2. lire le contenu courant de y (soit 20) 1.4. Lecture du clavier #include <stdio.h> int main() { int n; int m; printf("entrez un premier nombre :\n"); scanf("%d",&n); /* lecture de n au clavier */ printf("entrez un second nombre :\n"); scanf("%d",&m); /* lecture de m au clavier */ 3. calculer la somme ( ) de ces contenus 4. stocker le résultat (30) dans z (et donc, initialiser z). } printf("la somme des deux vaut %d", n + m); return 0; Programmation en C 13 Programmation en C 15 printf("la valeur calculee est %d", x + y + z); /*... */ : commentaire, mais insérable n'importe où. calculer la somme des contenus courants de x, y, z (60) acher la chaîne entre guillemets, en remplaçant %d par la valeur calculée. à l'écran : la valeur calculee est 60. on peut acher plusieurs valeurs : printf("la somme de %d et %d vaut %d", x, y, x + y); à l'écran : la somme de 10 et 20 vaut 30 int /* type des entiers */ x; scanf("%d", &n); où le & est nécessaire (sens à préciser). le programme rend la main au shell l'utilisateur rentre un nombre, et appuie sur la touche Entrée le programme reprend son exécution la valeur entrée par l'utilisateur est stockée dans n. on peut lire plusieurs nombres : scanf("%d%d", &n, &m); les variables ne changeront de valeur que si l'entrée est correcte. Programmation en C 14 Programmation en C 16

5 2. Eléments de base de la syntaxe 2.1. Déclarations de variables on ne peut pas (en C) : se servir d'un nom de variable non déclarée. déclarer une variable sans spécier son type. les noms de variables sont (presque) libres : x, resultat, machin... en pratique, les déclarations de variables d'une fonction se font au début de celle-ci (déclarations, puis instructions) L'opérateur d'aectation = l'opérateur d'aectation x = (42 * y) + z; nom de variable = expression; une instruction d'aectation 1. évaluation de l'expression : calcul de sa valeur, en remplaçant les variables par leur valeur courante, en eectuant toutes les opérations demandées. 2. aectation de la valeur calculée dans la variable à gauche. on peut déclarer plusieurs variables d'un même type : int x, y, z; Programmation en C 17 Programmation en C Déclaration et initialisation immédiate int x = 10; L'opérateur d'aectation n'est pas rétroactif il ne permet pas d'identier deux variables, mais autorise les copies de valeurs : déclarer une nouvelle variable x de type int, initialiser x à 10. on peut mélanger déclarations multiples et initialisations : int x = 10, y = 20, z = x + y; les déclarations / initialisations seront lues séquentiellement. int x; int y; x = 10; y = x; // x indéfini (quelconque) // x, y indéfinis // x vaut 10, y indéfini // valeur de x lue et copiée dans y // x vaut 10, y vaut 10 x = 20; // x vaut 20, y vaut toujours 10 Programmation en C 18 Programmation en C 20

6 int x; // x indéfini x = 1; // x vaut 1 x = x + 1; // x passe à 2 détail de l'exécution de x = x + 1; : 1. lecture de la valeur courante 1, 2. calcul de 1 + 1, soit 2, 3. stockage de 2 dans x 2.5. Autres types usuels Le type double permet de manipuler des nombres à virgules : double x = 3.14; Les calculs sur ces nombres sont nécessairement imprécis. Pour l'achage et la lecture de ces nombres, on utilise %lf : printf("entrez un nombre"); scanf("%lf", &x); // -> Entrée printf("la valeur lue est %lf", x); à l'écran : la valeur lue est 3.14 Programmation en C 21 Programmation en C Les expressions les expressions autorisées sont librement construites avec : des noms de variables (x, y, mon compteur..) des constantes (du bon type : 10, -42 pour int ) les opérateurs arithmétiques (+, -, *, /...) si nécessaire, des parenthèses : ((2 * (x + 1)) / y). la division sur les int est entière : 3 / 2 vaut 1. on peut omettre certaines parenthèses (règles de priorité). on peut stocker du int dans une variable de type double mais pas l'inverse sans un arrondi éventuel, ou même un résultat indéni : int n = 1 double pi = 1; // pi vaut 1.0 pi = pi ; // pi passe à 3.14 n = pi; // compilable, n passe à 3 avec une valeur de pi beaucoup plus grande, la valeur reçue par n serait indénie. Programmation en C 22 Programmation en C 24

7 le type char est celui utilisé pour représenter les caractères. les caractères sont représentés en mémoire par des nombres, mais les valeurs du type char peuvent aussi s'écrire 'a', 'b'... char c = 'a'; // 'a' pour 97. int n = c; // n passe à 97. 'a' 97, 'b' 98, 'c' 99 etc. on peut eectuer des opérations sur ces nombres : char c = 'a'; // soit 97. c = c + 1; // c passe à 98, soit 'b' Les types de base du C les types numériques (tous signés, sauf char) sont, par ordre de précision croissante : char, short int au même niveau de précision, int, long int, float, double, long double. il existe aussi des versions non signées de ces types (unsigned). Programmation en C 25 Programmation en C 27 pour la lecture et l'achage des valeurs de char sous forme de caractères, on utilise %c : char c; scanf(" %c", &c); // -> b + Entrée printf("l'entier associe a %c est %d", c, c); à l'écran : l'entier associe a b est 98 dans scanf(" %c", c), l'espace avant le %c n'est nécessaire qu'après un autre scanf, mais on peut l'ajouter systématiquement. les char sont compris entre 0 et 255 (ou 65535). le nombre associé à un caractère est son code ASCII Typage des expressions et règles de conversion les règles sont précises, mais un peu complexes. on pourra se contenter de retenir : (forme d'une expression) (type de l'expression) variable de type char int 'a', 'b', 'c'... int variable de type int int 42, int variable de type double double 3.14, double Programmation en C 26 Programmation en C 28

8 cas d'une opération sur deux expressions recevant le même type : l'expression reçoit le type commun. 'a' + 1 int et int int 42 * n int et int int en cas de mélange, l'expression du type le plus petit est convertie en le type le plus grand : 3.14 / n double et (int converti en double) double on peut forcer la conversion d'une expression (cast) : n int (double) n double par conversion explicite Programmation en C 29