Les bases de la programmation en C

Les bases de la programmation en C

Historique

Le C a été concu en 1972 par Dennis Richie et Ken Thompson, chercheurs aux Bell Labs, aﬁn de développer un système d’exploitation UNIX sur un DEC PDP-11. En 1978, Brian Kernighan et Dennis Richie publient la déﬁnition classique du C dans le livre The C Programming language [6]. Le C devenant de plus en plus populaire dans les années 80, plusieurs groupes mirent sur le marché des compilateurs comportant des extensions particulières. En 1983, l’ANSI (American National Standards Institute) décida de normaliser le langage; ce travail s’acheva en 1989 par la déﬁnition de la norme ANSI C. Celle-ci fut reprise telle quelle par l’ISO (International Standards Organization) en 1990. C’est ce standard, ANSI C, qui est décrit dans le présent document.

La compilation

Le C est un langage compilé (par opposition aux langages interprétés). Cela signiﬁe qu’un programme C est décrit par un ﬁchier texte, appelé ﬁchier source. Ce ﬁchier n’étant évidemment pas exécutable par le microprocesseur, il faut le traduire en langage machine. Cette opération est eﬀectuée par un programme appelé compilateur. La compilation se décompose en fait en 4 phases successives:
1. Le traitement par le préprocesseur: le ﬁchier source est analysé par le préprocesseur qui eﬀectue des transformations purement textuelles (remplacement de chaˆınes de caractères, inclusion d’autres ﬁchiers source …).
2. La compilation: la compilation proprement dite traduit le ﬁchier généré par le préprocesseur en assembleur, c’est-`a-dire en une suite d’instructions du microprocesseur qui utilisent des mnémoniques rendant la lecture possible.
3. L’assemblage: cette opération transforme le code assembleur en un ﬁchier binaire, c’est-`a-dire en instructions directement compréhensibles par le processeur. Généralement, la compilation et l’assemblage se font dans la foulée, sauf si l’on spéciﬁe explicitement que l’on veut le code assembleur. Le ﬁchier produit par l’assemblage est appelé ﬁchier objet.
10 Chapitre 1. Les bases de la programmation en C
4. L’édition de liens: un programme est souvent séparé en plusieurs ﬁchiers source, pour des raisons de clarté mais aussi parce qu’il fait généralement appel `a des librairies de fonctions standard déj`a écrites. Une fois chaque code source assemblé, il faut donc lier entre eux les diﬀérents ﬁchiers objets. L’édition de liens produit alors un ﬁchier dit exécutable.
Lesdiﬀérentstypesdeﬁchiersutiliséslorsdelacompilationsontdistinguésparleursuﬃxe. Les ﬁchiers source sont suﬃxés par .c, les ﬁchiers prétraités par le préprocesseur par .i, les ﬁchiers assembleur par .s, et les ﬁchiers objet par .o. Les ﬁchiers objets correspondant aux librairies pré-compilées ont pour suﬃxe .a. Le compilateur C sous UNIX s’appelle cc. On utilisera de préférence le compilateur gcc du projet GNU. Ce compilateur est livré gratuitement avec sa documentation et ses sources. Par défaut, gcc active toutes les étapes de la compilation. On le lance par la commande
gcc [options] fichier.c [-llibrairies]
Par défaut, le ﬁchier exécutable s’appelle a.out. Le nom de l’exécutable peut ˆetre modiﬁé `a l’aide de l’option -o. Leséventuelles librairies sont déclarées par la chaˆıne -llibrairie. Dans ce cas, le système recherche le ﬁchier liblibrairie.a dans le répertoire contenant les librairies pré-compilées (généralement /usr/lib/). Par exemple, pour lier le programme avec la librairie mathématique, on spéciﬁe -lm. Le ﬁchier objet correspondant est libm.a. Lorsque les librairies pré-compilées ne se trouvent pas dans le répertoire usuel, on spéciﬁe leur chemin d’accès par l’option -L.

Les composants élémentaires du C

Un programme en langage C est constitué des six groupes de composants élémentaires suivants: – les identiﬁcateurs, – les mots-clefs, – les constantes, – les chaˆınes de caractères, – les opérateurs, – les signes de ponctuation. On peut ajouter `a ces six groupes les commentaires, qui sont enlevés par le préprocesseur.

Les identiﬁcateurs

Le rˆole d’un identiﬁcateur est de donner un nom `a une entité du programme. Plus précisément, un identiﬁcateur peut désigner: – un nom de variable ou de fonction, – un type déﬁni par typedef, struct, union ou enum, – une étiquette. Un identiﬁcateur est une suite de caractères parmi: – les lettres (minuscules ou majuscules, mais non accentuées), – les chiﬀres, – le “blanc souligné” ( ). Le premier caractère d’un identiﬁcateur ne peut pasˆetre un chiﬀre. Par exemple, var1, tab 23 ou deb sont des identiﬁcateurs valides; par contre, 1i et i:j ne le sont pas. Il est cependant déconseillé d’utiliser comme premier caractère d’un identiﬁcateur car il est souvent employé pour déﬁnir les variables globales de l’environnement C. Les majuscules et minuscules sont diﬀérenciées. Le compilateur peut tronquer les identiﬁcateurs au-del`a d’une certaine longueur. Cette limite dépend des implémentations, mais elle est toujours supérieure `a 31 caractères. (Le standard dit que les identiﬁcateurs externes, c’est-`a-dire ceux qui sont exportés `a l’édition de lien, peuvent ˆetre tronqués `a 6 caractères, mais tous les compilateurs modernes distinguent au moins 31 caractères).

Les mots-clefs

Un certain nombre de mots, appelés mots-clefs, sont réservés pour le langage lui-meme et ne peuvent pas etre utilisés comme identiﬁcateurs. L’ANSI C compte 32 mots clefs:
auto const double float int short struct unsigned break continue else for long signed switch void case default enum goto register sizeof typedef volatile char do extern if return static union while
que l’on peut ranger en catégories
– les spéciﬁcateurs de stockage auto register static extern typedef
– les spéciﬁcateurs de type char double enum float int long short signed struct union unsigned void
– les qualiﬁcateurs de type const volatile
– les instructions de contrˆole break case continue default do else for goto if switch while
– divers return sizeof