% Programmation séquentielle en C
% Base III - Inspirés des slides de F. Glück
% 2 octobre 2019
# Types complexes: `struct`{.C} (1/N)
## Généralités
- Plusieurs variables qu'on aimerait regrouper dans un seul type: `struct`{.C}.
```C
struct complex { // déclaration
double re;
double im;
};
struct complex num; // déclaration de num
```
- Les champs sont accessible avec le sélecteur "`.`{.C}".
```C
num.re = 1.0;
num.im = -2.0;
```
# Types complexes: `struct`{.C} (2/N)
## Simplifications
- `typedef`{.C} permet de définir un nouveau type.
```C
typedef unsinged int uint;
typedef struct complex complex_t;
typedef struct _complex {
double re, im;
} complex_t;
```
- L'initialisation peut aussi se faire avec
```C
complex_t num = {1.0, -2.0}; // re = 1.0, im = -2.0
complex_t num = {.im = 1.0, .re = -2.0};
complex_t num = {.im = 1.0}; // argl! .re non initialisé
complex_t num2 = num; // copie
```
# Types complexes: `struct`{.C} (3/N)
## Pointeurs
- Comme pour tout type, on peut avoir des pointeurs vers un `struct`{.C}.
- Les champs sont accessible avec le sélecteur `->`{.C}
```C
complex_t *num; // on crée un pointeur
num->re = 1.0; // seg fault...
num->im = -1.0; // mémoire pas allouée.
```
# Allocation dynamique de mémoire (1/N)
- La fonction `malloc`{.C} permet d'allouer dynamiquement (pendant l'exécution du programme) une zone de mémoire contiguë.
```C
#include <stdio.h>
void *malloc(size_t size);
```
- `size`{.C} est la taille de la zone mémoire **en octets**.
- Retourne un pointeur sur la zone mémoire ou `NULL`{.C} en cas d'échec: **toujours vérifier** que la valeur retournée est `!= NULL`{.C}.
# Allocation dynamique de mémoire (2/N)
- Avec l'exemple de tout à l'heure:
```C
complex_t *num = malloc(sizeof(complex_t));
num->re = 1.0; // maintenant ...
num->im = -1.0; // ça marche.
```
- La zone mémoire **n'est pas** initialisée.
- La mémoire doit être désallouée explicitement $\Rightarrow$ **fuites mémoires**.
- Toujours garder un pointeur sur la mémoire allouée sinon **pointeur pendouillant**.
# Allocation dynamique de mémoire (3/N)
- La fonction `free()`{.C} permet de libérer une zone préalablement allouée avec `malloc()`{.C}.
```C
#include <stdlib.h>
void free(void *ptr);
```
- Pour chaque `malloc()`{.C} doit correspondre exactement un `free()`{.C}.
- Si la mémoire n'est pas libérée: **fuite mémoire** (l'ordinateur plante quand il y a plus de mémoire).
- Si la mémoire est **libérée deux** fois: seg fault.
- Pour éviter les mauvaises surprises mettre `ptr`{.C} à `NULL`{.C}.
# Allocation dynamique de mémoire (4/N)
## Tableaux dynamiques
- Pour allouer un espace mémoire de 50 entiers:
```C
int *p = malloc(50 * sizeof(int));
```
- Cette espace peut alors être utilisé comme un tableau de 50 entiers:
```C
for (int i = 0; i < 50; ++i) {
p[i] = 0;
}
```
## Arithmétique de pointeurs
- Autre façon d'indéxer un tableau
```C
int *p = malloc(50 * sizeof(int)); // initialize somehow
double a = p[7];
double b = *(p + 7); // on avance de 7 "double"
p[0] == *p; // rappel, le pointeur est le premier élément
```
# Prototypes de fonctions (1/N)
## Principes généraux de programmation
- Beaucoup de fonctionnalités dans un code $\Rightarrow$ Modularisation.
- Modularisation du code $\Rightarrow$ écriture de fonctions.
- Beaucoup de fonctions $\Rightarrow$ regrouper les fonctions dans des fichiers séparés.
## Mais pourquoi?
- Lisibilité.
- Raisonnement sur le code.
- Débogage.
## Exemple
- Libraire `stdio.h`: `printf()`{.C}, `scanf()`{.C}, ...
# Prototypes de fonctions (2/N)
- Prototypes de fonctions nécessaires quand:
1. Utilisation de fonctions dans des fichiers séparés.
2. Utilisation de librairies.
- Un prototype indique au compilateur la signature d'une fonction.
- On met les prototypes des fonctions **publiques** dans des fichiers *headers*, extension `.h`.
- Les *implémentations* des fonctions vont dans des fichier `.c`.
# Prototypes de fonctions (3/N)
## Fichier header
- Porte l'extension `.h`
- Contient:
- définitions des types
- prototypes de fonctions
- macros
- directives préprocesseur (cf. plus loin)
- Utilisé pour décrire **l'interface** d'une librairie ou d'un module.
- Un fichier `C` (extension `.c`) utilise un header en *l'important* avec la directive `#include`{.C}:
```C
#include <stdio.h> // libraire dans LD_LIBRARY_PATH
#include "chemin/du/prototypes.h"// chemin explicite
```
# Génération d'un exécutable (1/N)
## Un seul fichier source
{#fig:compilation width=100%}
# Génération d'un exécutable (2/N)
## Un seul fichier source
```bash
gcc proc.c -o prog
```
1. **Précompilation: ** `gcc` appelle `cpp`, le préprocesseur qui effectue de la substitution de texte (`#define`, `#include`, macros, ...) et génère le code `C` à compiler, portant l'extension `.i` (`prog.i`).
2. **Compilation assembleur: ** `gcc` compile le code C en code assembleur, portant l'extension `.s` (`prog.s`).
3. **Compilation code objet: ** `gcc` appelle `as`, l'assembleur, qui compile le code assembleur en code machine (code objet) portant l'extension `.o` (`prog.o`).
4. **Édition des liens: ** `gcc` appelle `ld`, l'éditeur de liens, qui lie le code objet avec les librairies et d'autres codes objet pour produire l'exécutable final (`prog`).
Les différents codes intermédiaires sont effacés.
# Génération d'un exécutable (3/N)
## Plusieurs fichiers sources
{#fig:compilation_plusieurs width=100%}
# Génération d'un exécutable (4/N)
::: Main
## `main.c`
```C
#include <stdio.h>
#include "sum.h"
int main() {
int tab[] = {1, 2, 3, 4};
printf("sum: %d\n", sum(tab, 4));
return 0;
}
```
:::
:::::::::::::: {.columns}
::: {.column width="45%"}
## `sum.h`
```C
#ifndef _SUM_H_
#define _SUM_H_
int sum(int tab[], int n);
#endif
```
:::
::: {.column width="55%"}
## `sum.c`
```C
#include "sum.h"
int sum(int tab[], int n) {
int s = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
s += tab[i];
}
return s;
}
```
:::
::::::::::::::
# Génération d'un exécutable (4/N)
La compilation séparée se fait en plusieurs étapes.
## Compilation séparée
1. Générer séparément les fichiers `.o` avec l'option `-c`.
2. Éditer les liens avec l'option `-o` pour générer l'exécutable.
## Exemple
- Création des fichiers objets, `main.o` et `sum.o`
```bash
$ gcc -Wall -Wextra -std=c11 -c main.c
$ gcc -Wall -Wextra -std=c11 -c sum.c
```
- Édition des liens
```bash
$ gcc main.o sum.o -o prog
```