UE1 - Langage C Fiche TP1

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1 1 UE1 - Langage C Fiche TP1 Objectifs 1. Connaître quelques commandes linux 2. Savoir manipuler les outils de compilation tels que gcc, make 3. Ecrire des algorithmes, les coder en C, et les exécuter 1. L environnement : linux (cygwin pour le moment) Lancement : double cliquer sur cygwin, taper la commande : startx& Commande de base man cmd : fichier d aide sur la commande cmd (exemple : man man) ls : lister le contenu d un répertoire ls l : donne la liste détaillée du répertoire (droits d accès, propriétaires, tailles, date de création, nom) ls a : liste également les fichiers cachés (un fichier est caché lorsque son nom commence par un «.» ls rep1 rep2 : liste les répertoires rep1 et rep2 pwd : connaître le chemin d accès du répertoire courant mkdir NOM : créer un répertoire cp fichier1 fichier2 : copier un fichier cp r rep1 rep2 : copie récursive du répertoire rep1 sur le répertoire rep2 mv fichier1 fichier2 : déplacer/renommer un fichier rm fic : supprime le fichier fic rm r rep : supprime le répertoire rep rm i fic : demande la confirmation avant d effacer!! : rappel la dernière commande!r : rappel la dernière commande commençant par r history : donne l historique des commandes!xxx : exécute la commande numéro xxx dans l historique * : n importe quoi (ex : ls *.c : liste tous les fichiers portant l extension c) grep : recherche d une chaîne de caractère dans l entrée standard cat : liste le contenu d un fichier wc : permet de compter le nombre de lignes, de mots, d octet sur l entrée standard wc l : compte uniquement le nombre de lignes wc -m : compte uniquement le nombre de caractères wc w : compte uniquement le nombre de mots : le pipe, permet d enchaîner plusieurs commandes (cat fic wc l : permet de compter le nombre de lignes du fichier fic) locate : permet de localiser un fichier ou un répertoire find : idem mais moins rapide (find repsrc name nom : recherche nom depuis le répertoire repsrc (y compris dans les sous répertoires))

2 2 touch nom : remplace la date de dernière mise à jour du fichier nom par la date courante.. : le répertoire courant.. : le répertoire parent / : la racine./rep1/rep2/ : un chemin d accès à partir du répertoire courant cd rep : aller dans le répertoire rep Droits d accès Les utilisateurs ont la possibilité de gérer l accès à leurs fichiers. chmod utilisateur mode fichiers utilisateur : u (user), g (group), o (autre que groupe), a (all) mode : x : exécution, w : écriture, r : lecture + : donne l accès - : retire l accès Exemple : chmod a +r w * : tous les utilisateurs ont le droit de lire mais pas d écrire sur tous les fichiers et répertoires du répertoire courant Un indicateur d indique si le nom listé (ls l) correspond à un répertoire ou non. Manipuler des fichiers : la commande tar Assembler plusieurs fichiers et répertoires en un seul tar cvf nom.tar fic1 rep1 fic2 Extraire des fichiers tar xvf nom.tar [<liste>] Lister le contenu d un fichier tar tar -tvf nom.tar Editer des fichiers : vim (pour le moment) 2 modes : commande, édition au lancement (vim toto.c) on est en mode commande passage du mode commande vers le mode édition : i passage du mode édition vers le mode commande : ESC le déplacement (flèches) n est possible qu en mode commande En mode commande :w [toto] : enregistre sous le nom toto (facultatif si un nom a déjà été défini) : :q : quitter : q! : quitter sans sauver :e toto : Editer le fichier toto [nn] x : supprime [nn] caractères à partir du caractère courant a : passe en mode insertion après le caractère suivant MAJ + a : passe en mode insertion en fin de ligne o : passe à la ligne suivante MAJ + o : ajoute une ligne avant la ligne courante r : remplace le caractère courant par le caractère tapé après r [nn] dd : supprime [nn] lignes (dd : supprime la ligne courante) [nn] yy : copie [nn] lignes (yy : copie la ligne courante) p : colle la copie après la ligne courante CTRL + b : retour 10 lignes en arrière

3 3 CTRL + f : va 10 lignes plus loin :$ : va en fin de fichier. : répète la dernière commande 2. gcc Fichier.c : fichier contenant le code source Fichier.o : fichier binaire objet (obtenu après compilation) Fichier : exécutable (obtenu après édition des liens) Syntaxe : gcc [option filename] -c : réalise uniquement la compilation gcc c fichier.c : compile fichier.c et génère fichier.o gcc fichier.c : compile et réalise l édition des liens sur les binaires objets, génère l exécutable a.out sans générer le binaire objet. -o : spécifie le nom du fichier exécutable, par défaut le nom donné est a.out. gcc fichier.c o fichier : génère l exécutable fichier -w : aucun warning affiché -Wall : active tous les warning à la compilation -WXXX : ajoute un niveau de warning (cf. man gcc) -O1, -O2, -O3 : niveau d optimisation du code -O0 : pas d optimisation -ansi : compilation avec le standard ANSI (incompatible sur certains points avec le compilateur GNU) -lm : si la librairie mathématique math.h est utilisée 3. makefile et commande make Lorsque l on développe une application, il est souvent utile voir nécessaire de séparer le code développé en plusieurs fichiers. Ceci est particulièrement vrai lorsque plusieurs personnes développent ensemble, lorsque l on développe des bibliothèques de fonctions que l on veut pouvoir réutiliser dans d autres programmes ou tout simplement dans un souci de clarté. La commande gcc permet d inclure des fichiers d origine diverse (binaire objet, code source, ) afin de générer un fichier exécutable. Compilation et édition des liens Dans ce premier test, l ensemble du code est contenu dans le même fichier. Exécutez : gcc test1.c c Exécutez : gcc test.o ou gcc test.c test1.c #include <stdio.h> int troisfois(int x) { return 3*x ; } int main() { int a, b ; a = 3 ; b = troisfois(a) ; printf("a=%d,b=%d\n",a,b); return 0; }

4 4 On décide de créer une librairie contenant le code de la fonction troisfois. Les fichiers lib.h et lib.c sont donc créé. Lib.h contient le prototype de la fonction (c est à dire son interface). Le fichier lib.c contient le code de la fonction. Lors de la compilation, le compilateur vérifie que le code est syntaxiquement correct. Si une fonction n est pas définie, il y a déclaration implicite de celle-ci (c est à dire un prototype standard int f(param)). Sur ce point les compilateurs C sont très tolérants. Exécutez : gcc test2.c c Exécutez : gcc test2.c c Wall test2.c #include <stdio.h> int main() { int a, b ; a = 3 ; b = troisfois(a) ; printf("a=%d,b=%d\n",a,b); return 0; } lib.c int troisfois(int x) { return 3*x ; } lib.h int troisfois(int x) ; Ajouter #include "lib.h" dans le fichier test2.c. Exécutez : gcc test2.c c -Wall Exécutez : gcc test2.c ou gcc test2.o Exécutez : gcc test2.c lib.c ou gcc c test2.c puis gcc c lib.c puis gcc test2.o lib.o Lorsque le programme développé est de petite taille, on peut s en sortir avec la ligne de commande de gcc. Par contre, la commande gcc test2.c lib.c recompile la librairie lib.c même si celle-ci n a pas évolué depuis la dernière compilation. Il serait donc plus judicieux d exécuter gcc test2.c lib.o afin d éviter une perte de temps. Afin d automatiser ce type de raisonnement, on a introduit la notion de makefile. Elle permet par un jeu de dépendances de réduire au maximum les fichiers compilés. Exemple : test1.o dépend de test1.c, si on modifie test1.c il faut générer test1.o à nouveau. De même l exécutable test2 dépend des binaires objets test2.o et lib.o qui dépendent respectivement de test2.c et lib.c. Si test2.c est modifié, cela entraîne une mise à jour de test2.o et de test2 sans pour autant que lib.o soit modifié. L ensemble des dépendances sont stockées dans le fichier makefile présent dans le répertoire de lancement de la compilation. La commande gcc est remplacée par un simple appel à la commande make. La commande make est un générateur de commande Shell, elle permet une automatisation des opérations de compilation, édition des liens, nettoyage de répertoires, liées à la gestion de programmes impliquant un ensemble de modules. L objectif est le maintien de la cohérence du programme global lorsque des modifications sont faîtes dans un ou plusieurs modules. Pour mettre en œuvre cette automatisation il est nécessaire de décrire les dépendances qui existent entre les modules. Un module M1 dépend d un module M2 si une modification de M2 implique une mise à jour de M1. La commande make réalise une telle mise à jour à partir de la description des dépendances entre modules et de la spécification des actions à exécuter pour

5 5 obtenir une version cohérente. Le critère de mise à jour est donc la date de dernière modification des fichiers. Le processus de mise à jour est récursif : si M1 dépend de M2 qui dépend de M3 alors M1 est mis à jour en fonction de la version à jour de M2 qui dépend des modifications de M3. Exemple de makefile Règle : prog.o dépend de prog.c, si prog.c est modifié, on met à jour prog.o avec la commande gcc c prog.c. Traduction en langage make prog.o : prog.c #expression de la dépendance gcc c prog.c #expression de l action, attention à la tabulation le fichier makefile est placé dans le même répertoire que prog.c, et la commande d appel est «make prog.o». Formulation générale A : B # A : cible, B : fichier(s) dont dépend A Action # Action à exécuter Algorithme de make Traiter(A) Si B existe ou Si B existe comme cible Alors Si B existe comme cible alors Traiter(B) Finsi Si (A plus ancien que B) ou (A n existe pas et B existe) ou (B n existe pas) alors Exécuter Action Finsi Sinon Erreur FinSi Le langage make # commentaire, \ : permet de continuer une commande sur la ligne suivante Les macros Définition : <nom de macro> = <chaîne de caractère> Exemple : SOURCE : prog1.c prog2.c prog3.c OBJET : prog1.o prog2.o prog3.o OPTIONS : -c CMD : gcc Appel : $m ou $(macro) où m désigne un nom de macro à une seule lettre et macro un nom de macro à plusieurs lettres. Exemple : $(OBJET) : $(SOURCE) $(CMD) $(OPTIONS) $(SOURCE) Règles d usage : utiliser des majuscules pour les noms de macro Macros : nom du fichier à mettre à jour (avec le suffixe)? : liste de noms de fichiers (de la liste de dépendance) plus récents que la cible * : le préfixe éventuel commun au fichier courant et à un fichier dépendant < : désigne le(s) nom(s) de fichiers (préfixe et suffixe) dont dépend le fichier à mettre à jour

6 6 Exemple : prog : prog1.o prog2.o prog3.o gcc o prog c prog1.o prog2.o prog3.o echo édition des liens et génération de prog equivalent à prog : prog1.o prog2.o prog3.o gcc o $@ c $< echo edition des liens et génération de $@ Règles implicites : définissent des dépendances génériques à partir des seuls suffixes, ainsi que les commandes de mise à jour associées. La clause.suffixes permet de définir les suffixes reconnus par make.suffixes :.o.c Une règle de dépendance, par exemple.c.o, définit une règle de transformation d un fichier de suffixe.c à un fichier de suffixe.o. L ordre est donc l inverse de celui des spécifications de dépendances. Exemple :.c.o : gcc c $*.c l exécution de make permet de mettre à jour tous les.o dont le.c associé a été modifié..c.o : est équivalent à %.o : %.c L exécution de make toto.o permet de mettre à jour toto.o si toto.c a été modifié. La commande make make [options] [liste de fichiers cible] [définition de macros] Options : -s : mode muet (pas d affichage des commande exécutées) -n : mode passif (les commandes sont affichées mais pas exécutées) -r : les règles implicites ne sont pas utilisées -d : mode debug (informations détaillées) -p : mode bavard (affiche les macros et les dépendances) -f <nom> : spécification d un fichier de dépendances autre que makefile ou Makefile. Exemple : soit le fichier make nommé maj suivant COMP = gcc OPTS = -c FILE1 = prog1.o lib.o FILE2 = prog2.o lib.o all : prog1 prog2 prog1 : $(FILE1) $(COMP) $(FILE1) o $@ prog2 : $(FILE2) $(COMP) $(FILE2) o $@.c.o : $(COMP) $(OPTS) $*.c clean : rm *.o Utilisation

7 7 make f maj prog1 : mise à jour de prog1 make f maj all : mise à jour de prog1 et prog2 make f maj prog.o : mise à jour de prog.o (dernière règle) make f maj : utilisation de la première dépendance trouvée make f maj clean : supprime les binaires objets On peut ajouter dans un Makefile des commandes shell (cd rep ; ) 4. Exercices Les commandes Shell : manipuler les commandes en créant entre autre une arborescence pour vos TPs de C et en changeant les droits d accès. La commande Tar : lister puis extraire les fichiers contenus dans tp-make.tar, en fin de TP créer une archive tar contenant les fichiers sources. La commande Make : un répertoire principal contient deux sous répertoires lib et pgm. Le répertoire lib contient des modules et des interfaces permettant de construire une librairie. Le répertoire pgm contient un programme principal utilisant la librairie. Les dépendances pour la construction du programme sont les suivantes Répertoire lib Répertoire pgm main lib.a inv.o comp.o mathinfo.o main.o inv.c inv.h comp.c comp.h mathinfo.c mathinfo.h main.c Ecrire les différents makefile permettant Dans le répertoire lib de générer les binaires objets inv.o, comp.o, mathinfo.o d créer la librairie lib.a, la commande étant ar rc nom file1 file2 ranlib nom nom étant le nom de la librairie, file1, file2 étant les noms des binaires objets dont dépend la librairie Dans le répertoire pgm : on suppose que la librairie est créée all : permet de tout compiler main : permet de générer l exécutable clean : efface l exécutable et le binaire objet Dans le répertoire principal all : compilation de la librairie et du programme clean : supprimer les binaires objets distrib : regrouper dans un fichier tar les répertoires pgm et lib Le makefile présent dans le répertoire principal doit appeler les deux makefiles, l un situé dans le répertoire lib et l autre situé dans le répertoire pgm

8 8 Pour chacun de ces makefile, essayez dans un premier temps d écrire des choses simples avant d écrire des macros et des règles implicites. Petit rappel : tests et affectation Taper et exécuter le code suivant. x=0 ; y= 1 ; if (x = y) printf("x=%d et y=%d donc x=y\n",x,y); else printf("x=%d et y=%d donc x /= y \n",x,y) ; Le crible d Eratosthène Eratosthène a défini une méthode de recherche des nombres premiers utilisant un minimum d opérations arithmétiques. Pour chercher les nombres premiers inférieurs à N, un tableau de N booléens est défini et initialisé à VRAI. Lee rang initial de l algorithme est 2 et correspond à l indice de la prochaine case à analyser. Cette case a comme valeur VRAI ce qui indique que l indice correspond à un nombre premier. Il faut donc éliminer tous ses multiples en affectant FAUX aux cases associées. On recherche ensuite le prochain nombre premier non encore traité et on recommence ce même traitement tant que c est possible. Ecrire l algorithme du crible et l exécuter. Suite numérique : Considérons une suite numérique pour laquelle U0 est un nombre entier naturel non nul et définie par 3U n + 1 Si Un est impair U n+ 1 = U n / 2 Sinon On admettra qu à partir d une certaine valeur de n suffisamment grande, la suite prend les valeurs 1, 4, 2, 1, 4, 2, 1, On appellera temps de vol, le nombre d itérations nécessaires afin d obtenir pour Un la valeur 1 pour la première fois. On appellera altitude maximale atteinte, la valeur maximale atteinte par Un. Ecrire une fonction qui calcule et qui renvoie Un+1 en fonction de Un Ecrire un programme en C permettant de lire la valeur de U0 et d afficher la suite Un jusqu à ce que l on obtienne Un = 1. Ecrire une fonction qui calcule et qui renvoie le temps de vol en fonction de U0 Ecrire une fonction qui calcule et qui renvoie l altitude maximale atteinte en fonction de U0. Ecrire un programme permettant pour U0 allant de 1 à U0max (donné par l utilisateur) d afficher pour chaque valeur de U0 : Le temps de vol L amplitude maximale atteinte De plus, on indiquera la valeur de U0 (parmi les valeur allant de 1 à U0max) correspondant : Au temps de vol maximum A l altitude maximale atteinte

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