Langage C

Durée : 28h

Dernière modification : 09/26

ESGI (Eductive) B1

Paul Schuhmacher

E-mail : pschuhmacher@myges.fr

Module 01 - Introduction #

• Objectifs
• Présentation du plan du cours
• Bref historique du langage C
• Philosophie du langage C
• Usage du C

Objectifs #

A l’issue de ce module :

• Vous comprendrez les principes de base du fonctionnement des ordinateurs (CPU, mémoire)
• Vous maîtriserez les fondamentaux de la programmation procédurale (types, opérateurs, structures de contrôle, variables, algorithmie, procédures/fonctions et abstractions, organisation d’un programme et des sources, etc.)
• Vous maîtriserez les fondamentaux du langage C (syntaxe C, écrire des petits programmes utiles, compilation et options du compilateur, pointeurs, gestion de la mémoire et des entrées/sorties (clavier, fichiers), bibliothèque standard, etc.)

En apprenant le langage C vous apprenez en même temps la plupart de autres langages !

Plan #

Partie 1 (T1) #

• Module 01 - Introduction : historique, présentation du C
• Module 02 - Découverte du C par la pratique (TP tutoriel), setup environnement de développement
• Module 03 - Types, opérateurs et expressions
• Module 04 - Flot de contrôle
• Module 05 - Fonctions et procédures
• Module 06 - Pointeurs, tableaux et chaînes de caractères

Partie 2 (T2) #

• Module 07 - Les structures
• Module 08 - Gestion de la mémoire et allocation dynamique
• Module 08 - Gestion des entrées et sorties
• Module 09 - Aller plus loin : La compilation plus en détail, organiser son code source, créer une librairie partagée, utilisation de Make
• Module 10 - Aller plus loin (Bonus) : Notions avancées

Évaluations #

• 2 Contrôles Continus (Validation d’acquis, 10min);
• 1 Partiel

Bibliographie #

Une bibliographie du cours vous est fournie pour poursuivre votre apprentissage et aller plus loin.

Conseil : choisir un livre (ou un site web) et vous en servir de référence. Le parcourir (utiliser la table des matières), le lire, programmer et résoudre les problèmes proposés !

Très bref historique du langage C #

• Langage crée par Dennis Ritchie, notamment pour recoder et porter le système d’exploitation UNIX développé par Ken Thompson aux Bell Labs
• Première version en 1972, bien après FORTRAN (1958), Lisp (1959) ou Simula (1962)
• Notamment popularisé par l’ouvrage The C programming language, The White book ou K&R, co-écrit par Brian Kernighan en 1978, publié chez Prentice Hall

Ken Thompson (gauche) et Dennis Ritchie (droite), 1973

Le langage C aujourd’hui #

• Le langage C est omniprésent aujourd’hui (noyau Linux, serveurs du réseau Internet sous GNU/Linux, informatique embarquée, applications, systèmes d’exploitation, machines virtuelles d’autres langages comme PHP, Java, Python, etc.)
• Plusieurs versions : C89 ou ANSI C (1989), C99 (1999), C11(2011), C23 (2024)

Caractéristiques générales du C #

Le langage C :

• est un langage compilé, généraliste et procédural;
• est relativement petit (par design !), typé, avec un ensemble minimal de constructs afin de produire un langage assembleur simple
• est simple (différent de facile!)
• est portable. Du fait de sa petite taille et de sa simplicité, il est possible de créer facilement un compilateur C pour tout nouveau processeur. En ce sens, c’est le langage le plus portable au monde !
• sert d’abstraction aux langages assembleurs et aux différentes architectures CPU. En ce sens, le C est un langage haut niveau
• permet d’exercer un contrôle fin des ressources de la machine (CPU, mémoire, etc.). En ce sens, c’est un langage bas niveau
• dispose d’une grande communauté (de nombreuses ressources d’apprentissage, de bibliothèques logicielles, d’outils ) et de beaucoup expertise accumulée depuis les années 70

Apprendre le C c’est comme apprendre les échecs : les règles sont simples à énoncer et à apprendre. Cependant, maîtriser le langage demande du temps et de l’expérience

La bibliothèque standard #

Le langage C (définir par son compilateur) est accompagné d’une Bibliothèque standard (standard library) normalisée en 1989. Cette bibliothèque ne fait pas partie du C, c’est une annexe au langage;

La bibliothèque standard fournit un vaste ensemble de définitions de fonctions (ce qu’elles doivent faire) usuelles et utiles aux développeur·ses. Il en existe différentes implémentations (comment elles le font);

Primitives du C #

Le langage C fournit :

• Variables ;
• Types de base et types complexes;
• Structures pour contrôler le flot d’exécution;
• Opérations primitives
• Collections (tableaux)
• Fonctions (procédures);
• Une gestion de la mémoire complète via les pointeurs
• Une encapsulation parfaite (on y reviendra plus tard)

Le C fournit exactement tout ce qu’il faut pour écrire n’importe quel programme ou abstraction

Anatomie du langage C #

• Le langage C est défini par son compilateur (ex: gcc, clang, etc.);
• La bibliothèque standard (standard library, librairie standard, lib standard) :
  • Déclarations (header) et macros;
  • Implémentations (binaires). Ex : glibc, Microsoft C runtime env
• Les bibliothèques tierces (vendor, fournies par d’autres développeur·ses)

Dans ce cours nous utiliserons le compilateur gcc (GNU Compiler Collection), un logiciel libre (free software) issu du projet GNU

Pourquoi apprendre à programmer en C ? 1/2 #

• Le C est un langage historiquement important, dont de nombreux langages se sont inspirés. Apprendre le C, c’est apprendre d’autres langages
• Le langage est de petite taille, il est donc plus facile à apprendre que d’autres langages (comme C++ ou Java). Sa petite taille vous permet de construire plus facilement un écosystème d’outils performants (compilateurs, outils de debug, etc.) autour de votre projet !
• Le C est omniprésent dans votre vie. Vous pourrez mieux comprendre les logiciels que vous utilisez et les modifier/corriger
• Portabilité ! Vous pouvez toujours exécuter votre code quelque part
• Stabilité ! Le langage C évolue très peu ce qui permet de s’assurer que du code C écrit à un instant $t$ soit toujours valide et exécutable facilement dans plusieurs décennies (siècles ? millénaires ?)
• Permet de créer des applications et des bibliothèques logicielles performantes
• Offre une gestion manuelle de la mémoire (optimisation, contrôle)
• Permet de communiquer avec le hardware

Quelques “inconvénients” : pas forcément évident à maîtriser (demande des efforts !), langage vanilla assez bas niveau (primitives) pas nécessairement le plus adapté pour résoudre rapidement des problèmes métiers, moins adapté pour le web

Pourquoi apprendre à programmer en C ? 2/2 #

• Le C vous oblige à bien comprendre ce que votre code fait et à penser clairement
• A la frontière entre le bas niveau et le haut niveau (généraliste). On peut s’intéresser à des aspects bas niveau (mémoire, manipulation d’adresses, etc.) ou construire des abstractions de plus haut niveau
• Permet de comprendre des concepts importants : gestion de la mémoire et les différents segments mémoire définis pour un processus, intégration avec le système d’exploitation, streams, pointeurs, l’encapsulation (la vraie), abstractions, architecture logicielle et gestion des dépendances, source d’erreurs et de bugs et comment les corriger, etc.