01 - Introduction

Introduction générale

La programmation, c’est quoi ?

La programmation est un concept fondamental en informatique puisqu’elle représente l’art et la science de créer des programmes qui définissent à l’ordinateur ce qu’il doit faire. On peut le voir comme une liste de tâches (= instructions) codées dans un langage de programmation que l’ordinateur est capable de comprendre et d’exécuter.

Définition

On appelle Langage de programmation un langage dit informatique permettant d’écrire des algorithmes et de produire des programmes informatiques.

La programmation permet de créer toutes sortes d’applications, des simples scripts aux systèmes complexes comme les sites web, les jeux vidéo, les applications mobiles et les logiciels d’entreprise.
Ainsi, un programme est une suite d’instructions ordonnées données à l’ordinateur pour qu’il exécute des tâches. Par exemple des opérations comme addition, soustraction.

Parlons langage C

Historique

Le langage C est un langage de programmation impératif inventé dans les années 1970 par Dennis Ritchie. Ce dernier a pour but de réécrire le langage Unix. Le langage C est basé sur le langage B de Ken Thomson (langage intermédiaire plus simple que l’assembleur). Le Cest une suite de fonctions dont une qui est le point d’entrée, la fonction main().

Langage compilé

Le C est un langage compilé, en gros le code source où se trouve n’est pas directement un fichier exécutable, il va donc falloir passer votre fichier source dans un programme appelé compilateur qui traduit le code source en code machine pour pouvoir l’exécuter par la suite.

$\boxed{\text{Zoom sur la compilation}}$

1. Traitement par le préprocesseur
   Le préprocesseur est la première étape dans la compilation de nombreux langages (comme C et C++). Il permet de préparer le code source à la compilation par le compilateur.
   • Inclusion des fichiers : Le préprocesseur gère les inclusions (#include) qui ajoutent le contenu d’autres fichiers en entête.
   • Macros : Définition des macros avec #define.
   • Conditionnels
   • …

Remarque

Une macro est un motif de substitution de texte permettant généralement de simplifier le code.

#define PI 3.14

2. La compilation
   La compilation traduit les fichiers générés par le préprocesseur (1) en code assembleur, qui est une suite d’instructions.

3. L’assemblage
   Transformation du code assembleur en code binaire compréhensible par le processeur. Le fichier produit est appelé fichier objet.

4. L’édition de lien
   L’édition de lien permet de rassembler les fichiers objets, de gérer les bibliothèques utilisées, …

WARNING

• Langage interprété

  Suite d’instructions, lues lignes par lignes, ce qui implique que les erreurs sont détectées pendant l’exécution.

• Langage compilé

  Suite de fonctions dont une principale main qui représente le point d’entrée du programme. Les erreurs sont détectées pendant la compilation, on ne peut donc pas exécuter un programme qui n’a pas réussi à compiler.

1. La phase de préparation

• Code source fichier.c C’est le code écrit par le développeur, il contient les instructions, les boucles, les fonctions, …
• Préprocesseur
  Il remplace les #include, #define, ifdef, ifndef, … par les programmes extérieurs au fichiers qui lui sont associés pour son bon fonctionnement.
• Compilateur
  Traduit le code C en code assembleur,.
• Assembleur
  Convertit le code assembleur .s en code objet (c’est un code binaire, non encore exécutable).

2. La phase de liaison - LINKING

• Éditeur de lien linker, ld
  Il combine les fichiers objets créés par l’assembleur et ajoute les bibliothèques nécessaires libc par exemple. Et il résoud les symboles, comme par exemple quelle fonction correspond à printf. Puis il produit l’exécutable final.
• Les bibliothèques
  C’est elles qui contiennent les fonctions systèmes standard printf, scanf, …

3. La phase d’exécution

• Exécution et chargement
  Le format du programme final dépend du système d’exploitation et peut donc être lancé. Pour commencer il est chargé en mémoire grâce au loader.
• L’environnement d’exécution
  C’est là ou est préparé la pile d’exécution stack, le tas heap et la fonction main().
• Le processeur
  Lui il exécute les instructions machines en manipulant les registres mémoire et ALU.

Remarque

L’ALU est le circuit électronique qui effectue toutes les opérations arithmétiques (addition, soustraction, multiplication, division, etc.) et logiques (ET, OU, NON, comparaisons…).

On retiendra alors :

$$cod{e}_{source}\to pr\acute{e}processeur\to compilateur\to assembleur\to linker\to exectutable\to loader\to processeur$$

Outils nécessaires

Évidemment avant de commencer ce cours, il faut s’assurer d’avoir tous les outils requis pour pouvoir coder, compiler et exécuter du C.

Installer un éditeur de code

La première chose à faire est de choisir son éditeur de code, ici seul des éditeurs gratuits sont proposés.

Visual Studio Code - VS CODE

Lien pour le téléchargement : https://code.visualstudio.com

• Disponible sur Linux, OS et Windows
• Léger et rapide
• Possède des extensions puissantes par exemple, C/C++ de Microsoft
• Intégration git, débogueur, terminal intégré
• … Par contre, VS CODE nécessite quelques réglages au début.

CLion - JetBrain (gratuit pour les étudiants)

Lien pour le téléchargement : https://www.jetbrains.com/edu-products/download/#section=idea

Remarque

Il faudra s’identifier via votre compte étudiant.

• Disponible sur OS, Linux et Windows
• Puissant et complet
• Débogueur et outils intégré
• Idéal pour les projets

Compiler son programme C

Installation de GCC

Installation sur Linux/Debian

sudo apt update
sudo apt install build-essential

Le package build-essential comprend gcc, g++, make, …

Installation sur macOS

xcode-select --install

En gros c’est l’installation de Xcode Command Line Tools, qui est un paquet qui inclut gcc.

Installation sur windows

• Télécharger MinGW depuis le lien suivant

• Pendant l’installation, vous devez cocher :

  • mingw32-gcc-g++
  • mingw32-gcc-objc
  • mingw32-gcc-make

• Ensuite, il faudra ajouter le chemin C:\MinGW\bin à ta variable d’environnement PATH.

Ajouter un chemin à sa variable d’environnement PATH

• Appuyez sur Windows + s et tapez variables d’environnement

• Cliquez sur Modifier les variables d’environnement système

• Cliquez sur Variable d’environnement

• Dans la section Variables système, sélectionner PATH et cliquez sur Modifier

• Cliquez sur Nouveau et ajoutez

  C:\MinGW\bin

• Cliquez sur OK jusqu’à ce que toutes les fenêtres se ferment

• Relancer le terminal

Vérifier l’installation de gcc sur votre machine

Vous pouvez ensuite vérifier avec :

gcc --version

Compiler avec GCC

1. Écriture du code source
   Fichier avec l’extension .c
   Ces fichiers peuvent inclure des header (#include ou des .h fais soi-même)

2. Le préprocessing

   • Géré par le préprocesseur cpp
   • Il remplace donc les #include, # define…
   • Produit un fichier temporaire avec tout le contenu déplié (pas encore du code machine)

   La commande :

   gcc -E nomFichier.c -o nomFichier.i

3. La compilation

   • Le compilateur transforme le code prétraité .i en code assembleur .s.
   • Ainsi, chaque fichier .c devient un fichier .s.

   La commande :

   gcc -S nomFichier.i -o nomFichier.s

4. L’assemblage

   L’assembleur transforme les fichiers .s en code objet .o qui sont des codes binaires, ⚠️ ces codes ne sont pas encore exécutable.

   La commande :

   gcc -c nomFichier.s -o nomFichier.o

5. Édition de liens (linking)

   • Il prend les fichiers objets .o et les assemble en 1 fichier exécutable.
   • Production d’un fichier binaire exécutable (par défaut a.out)

   La commande :

   gcc -c nomFichier.o -o nomExecutable

La compilation directe en une seule ligne

gcc nomFichier.c -o nomExecutable -Wall -Wextra

Les lignes -Wall -Waxtra permettent d’activer certain avertissements lors de la compilation en langage C.

Bon nous on se contentera de la commande :

gcc nomFichier.c -o nomExecutable

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