IFT-2900 Algorithmes de l'ingénieur 1. Notions avancées de programmation en C/C++

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1 IFT-2900 Algorithmes de l'ingénieur 1 Notions avancées de programmation en C/C++

2 Notions avancées de programmation 1. Compilation et édition de liens Fichiers impliqués Exemple Dépendances entre les fichiers 2. «Makefiles» Fichier Makefile de base CMake ( 3. Librairies Statiques Dynamiques 2

3 1. Compilation et édition de liens Code source C/C++ Code machine ClasseA.cpp ClasseB.cpp fonctions.cpp main.cpp Compilateur ClasseA.o ClasseB.o fonctions.o main.o monprogramme Fichier exécutable Éditeur de liens Librairies statiques Librairies dynamiques 3

4 Éditions de liens fichiers impliqués Type de fichier Linux MacOS X Windows Objet.o.o.obj Librairie statique Librairie dynamique.a.a.lib.so.dylib /.so.dll Exécutable (sans extension) (sans extension).exe 4

5 Exemple de code source // ClasseA.hpp #ifndef ClasseA_HPP_ #define ClasseA_HPP_ class ClasseA { public: ClasseA(int inint=0) {mnombre=inint;} virtual ~ClasseA(){} int getint() const; void setint(int inint); virtual void print() const; private: int mnombre; }; #endif // ClasseA.cpp #include <iostream> #include "ClasseA.hpp" using namespace std; int ClasseA::getInt() const { return mnombre; } void ClasseA::setInt(int inint) { mnombre = inint; } void ClasseA::print() const { cout << mnombre << endl; } 5

6 Exemple de code source (suite) // ClasseB.hpp #ifndef ClasseB_HPP_ #define ClasseB_HPP_ #include "ClasseA.hpp" class ClasseB: public ClasseA { public: ClasseB() : ClasseA(2900){} virtual ~ClasseB(){} // ClasseB.cpp #include <iostream> #include "ClasseB.hpp" using namespace std; void ClasseB::print() const { ClasseA::print(); cout << "Classe B!" << endl; } virtual void print() const; }; #endif 6

7 Exemple de code source (suite) // fonctions.hpp #ifndef fonctions_hpp_ #define fonctions_hpp_ #include <string> using std::string; void fctn1(double indbl); void fctn2(string instr); #endif // fonctions.cpp #include <iostream> #include "fonctions.hpp" using std::cout; using std::end; void fctn1(double indbl) { cout << "fctn1:" << indbl << endl; } void fctn2(string instr) { cout << "fctn2:" << instr << endl; } 7

8 Exemple de code source (suite) // main.cpp #include "fonctions.hpp" #include "ClasseA.hpp" #include "ClasseB.hpp" int main(int argc, char* argv[]) { ClassA lclassea(10); ClassB lclasseb; lclassea.print(); lclasseb.print(); fctn1( ); fctn2("hello word!"); return 0; } 8

9 Compilation avec GCC Compilation des sources > g++ -c ClasseA.cpp > g++ -c ClasseB.cpp > g++ -c fonctions.cpp > g++ -c main.cpp Création de l'exécutable «monprogramme» > g++ ClasseA.o ClasseB.o fonction.o main.o -o monprogramme 9

10 Dépendances entre les fichiers ClasseA.hpp ClasseB.hpp fonctions.hpp ClasseA.cpp ClasseB.cpp fonctions.cpp main.cpp 10

11 2. «Makefiles» Effectuer seulement les compilations qui sont nécessaires Gérer automatiquement les dépendances entre les fichiers Commande : > make [target] Fichier utilisé par défaut : Makefile Format du fichier : sortie(s) : entrée(s) [tab] action 11

12 Fichier Makefile de base SOURCES=main.cpp ClasseA.cpp ClasseB.cpp fonctions.cpp EXECUTABLE=monprogramme CC=g++ CXXFLAGS=-c -Wall LDFLAGS= OBJECTS=$(SOURCES:.cpp=.o) all: $(SOURCES) $(EXECUTABLE) $(EXECUTABLE): $(OBJECTS) $(CC) $(LDFLAGS) $(OBJECTS) -o $(CC) $(CXXFLAGS) $< -o clean clean: rm -f *.o $(EXECUTABLE) 12

13 CMake Génération d environnements de compilation Makefiles Unix, projet Eclipse, projet Visual Studio, projet XCode, projet Kdevelop, etc. Multiplateforme Fichier par défaut : CMakeLists.txt Syntaxe plus simple Pour générer un environnement de compilation: > cmake -G "Unix Makefiles" > cmake -G "Xcode" > cmake -G "Visual Studio " 13

14 Exemple de fichier CMakeLists.txt CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.6) PROJECT(MONPROJET) FILE(GLOB SOURCES *.cpp) FILE(GLOB ENTETES *.hpp) ADD_EXECUTABLE(monprogramme ${SOURCES} ${ENTETES}) 14

15 3. Librairies Collection de classes et de fonctions utiles On ne veut pas nécessairement distribuer le code source (ex. librairie payante!) Le code compilé se trouve dans un seul fichier Librairie statique : fichier.a /.lib Librairie dynamique : fichier.so /.dylib /.dll Les fichiers d'en-têtes doivent être distribués avec la librairie Seulement des déclarations dans les fichiers d'entêtes 15

16 Exemples de librairies STL (Standard Template Library) MTL (Matrix Template Library) BOOST C++ Libraries QT (Interface graphique utilisateur) PACC (Portable Agile C++ Classes) OpenCV (Computer Vision Library) 16

17 Librairie statique et dynamique Librairie statique L'édition de lien est statique : Le code (compilé) des fonctions utilisées est copié dans l'exécutable Collection de fichiers objets Librairie dynamique L'édition des liens est dynamique : Le code (compilé) des fonctions est chargé en mémoire au moment où un programme est exécuté, ou durant l'exécution d'un programme Collection de fichiers objets, avec optionnellement des fonctions d'initialisation / terminaison 17

18 Librairie statique et dynamique Exemple Fichier «mafonction1.hpp»: void mafonction1(double indbl); Fichier «mafonction1.cpp»: double mafonction1(double indbl) { return indbl*indbl; } Fichier «mafonction2.hpp» : double mafonction2(double indbl); Fichier «mafonction2.cpp» : double mafonction2(double indbl) { return indbl* ; } 18

19 Librairie statique et dynamique Exemple Création d'une librarie statique libfonctions.a et d'une librairie dynamique libfonctions.so Quatre programmes monprogramme1 : utilise mafonction1 monprogramme2 : utilise mafonction2 monprogramme3 : utilise mafonction1 monprogramme4 : utilise mafonction1 et mafonction2 monprogramme1 et monprogramme2 sont liés à la librairie statique monprogramme3 et monprogramme4 sont liés à la librairie dynamique 19

20 Librairie statique et dynamique Exemple mafonction1.cpp mafonction2.cpp mafonction1.o mafonction2.o libfonctions.a mafonction1.o mafonction2.o libfonctions.so mafonction1.o mafonction2.o monprogramme1 monprogramme2 monprogramme3 monprogramme4 main1.o mafonction1.o main2.o mafonction2.o main3.o (charger libfonctions.so) main4.o (charger libfonctions.so) main1.o main2.o main3.o main4.o main1.cpp main2.cpp main3.cpp main4.cpp 20

21 Librairie statique et dynamique Exemple Ce qu'il y a dans la mémoire de l'ordinateur lorsque les programmes sont exécutés: monprogramme1 monprogramme3 monprogramme4 main mafonction2 mafonction1.. monprogramme2 main mafonction2.. main mafonction1 libfonctions.so mafonction1.. mafonction2.. main mafonction1 mafonction2 21

22 Génération d'une librairie statique (manuel) Générer les fichiers objects > g++ -c mafonction1.cpp > g++ -c mafonction2.cpp Créer une archive des fichiers objets avec la commande «ar» > ar cq libfonctions.a mafonction1.o mafonction2.o Afficher la liste des objets dans une librairie statique > ar t libfonctions.a Liaison avec l'option «-l» de g++ > g++ main1.cpp -lfonctions -o monprogramme1 22

23 Génération d'une librairie statique (CMake) CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.6) PROJECT(MALIBSTATIQUE) FILE(GLOB SOURCES *.cpp) FILE(GLOB ENTETES *.hpp) ADD_LIBRARY(fonctions STATIC ${SOURCES} ${ENTETES}) 23

24 Génération d'une librairie dynamique (manuel) Générer les fichiers objects > g++ -fpic -c mafonction1.cpp > g++ -fpic -c mafonction2.cpp Créer une librairie dynamique > ld -G mafonction1.o mafonction2.o -o libfonctions.so Afficher la liste des fonctions dans une librairie dynamique > nm libfonctions.so Liaison avec l'option «-l» de g++ > g++ main3.cpp -lfonctions -o monprogramme3 24

25 Génération d'une librairie dynamique (CMake) CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.6) PROJECT(MALIBDYNAMIQUE) FILE(GLOB SOURCES *.cpp) FILE(GLOB ENTETES *.hpp) ADD_LIBRARY(fonctions SHARED ${SOURCES} ${ENTETES}) 25

26 Liaison à une librairie avec CMake CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.6) PROJECT(MONPROJET1) # Répertoire où se trouvent les fichier.hpp INCLUDE_DIRECTORIES(./statlib) # Répertoire où se trouve le fichier.a (ou.so) LINK_DIRECTORIES(./statlib) ADD_EXECUTABLE(monprogramme1 main1.cpp) TARGET_LINK_LIBRARIES(monprogramme1 fonctions) 26

27 Les plugiciels, ou modules d'extension (plug-ins) Librairies dynamiques qui contiennent les mêmes noms de fonction (mêmes signatures, mêmes interfaces) Les fonctions effectuent un travail différent Ces librairies ne sont pas explicitement liées à un programme Habituellement chargées durant l'exécution du programme Le programme peut décider d'utiliser les fonctions d'une librairie en particulier à un moment donné 27

28 Chargement d'une librairie dynamique durant l'exécution d'un programme Linux et MacOS X #include <dlfcn.h> void* llib = 0; llib = dlopen("monplugiciel.so", RTLD_LAZY); Windows #include <windows.h> HINSTANCE llib = 0; llib = LoadLibraryA("monplugiciel.dll"); 28

29 Obtenir l'adresse d'une fonction Linux et MacOS X typedef double (*PtrFcn)(int); PtrFcn lptrfcn; double lresultat; lptrfcn = (PtrFcn) dlsym(llib, "mafonction"); lresultat = lptrfcn(100); Windows (remplacer dlsym par GetProcAddress) lptrfcn = (PtrFcn) GetProcAddress(lLib, "mafonction"); 29