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Débuter en programmation avec le langage C : Introduction

Historique

Le langage C a été conçu en 1972 par Dennis Richie et Ken Thompson, chercheurs aux Bell Labs, afin de développer un système d'exploitation UNIX sur un DEC PDP-4. En 1978, Brian Keighan et Dennis Richie publient la définition classique du C dans le livre "The C Programming language". 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 cours.
 

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 chaînes 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-à-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-à-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.  
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 à des librairies de fonctions standard déjà 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.
 
Les différents types de fichiers utilisés lors de la compilation sont distingués par leur suffixe. 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  gcc. 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 être modifié à l'aide de l'option -o.  Les éventuelles librairies sont déclarées par la chaîne -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 options les plus importantes du compilateur gcc sont les suivantes :  
 
     -c : supprime l'édition de liens ; produit un fichier objet.  
     -E : n'active que le préprocesseur (le résultat est envoyé sur la sortie standard).  
     -g : produit des informations symboliques nécessaires au débogueur.  
     -Inom-de-répertoire : spécifie le répertoire dans lequel doivent être recherchés les fichiers en-têtes à inclure (en plus du répertoire courant).   

     -Lnom-de-répertoire : spécifie le répertoire dans lequel doivent être recherchées les librairies précompilées  (en plus du répertoire usuel).  
     -o nom-de-fichier : spécifie le nom du fichier produit. Par défaut, le exécutable fichier s'appelle a.out.  
     -O, -O1, -O2, -O3 : options d'optimisations. Sans ces options, le but du compilateur est de minimiser le coût de la compilation. En rajoutant l'une de ces options, le compilateur tente de réduire la taille du code exécutable et le temps d'exécution. Les options correspondent à différents niveaux d'optimisation : -O1  (similaire à -O) correspond à une faible optimisation, -O3 à l'optimisation maximale.  
     -S : n'active que le préprocesseur et le compilateur ; produit un fichier assembleur.  
     -v : imprime la liste des commandes exécutées par les différentes étapes de la compilation.  
     -W : imprime des messages d'avertissement (waing) supplémentaires.  
     -Wall : imprime tous les messages d'avertissement.

 




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