Langage C

Programme de MP2I/MPI

La présente annexeliste limitativement les éléments du langage C (norme C99 ou plus récente) dont la connaissance, selon les modalités de chaque sous-section, est exigible des étudiants à la fin de la première année. Ces éléments s’inscrivent dans la perspective de lire et d’écrire des programmes en C; aucun concept sous-jacent n’est exigible au titre de la présente annexe. À l’écrit, on travaille toujours sous l’hypothèse que les entêtes suivants ont tous été inclus <assert.h>, <stdbool.h>,<stddef.h>,<stdint.h>,<stdio.h>,<stdlib.h>. Mais ces fichiers ne font pas en soi l’objet d’une étude et aucune connaissance particulière des fonctionnalités qu’ils apportent n’est exigible.

Traits et éléments techniques à connaître

Les éléments et notations suivants du langage C doivent pouvoir être compris et utilisés par les étudiants sans faire l’objet d’un rappel, y compris lorsqu’ils n’ont pas accès à un ordinateur.

Traits généraux

Typage statique. Types indiqués par le programme lors de la déclaration ou définition.
Passage par valeur.
Délimitation des portées par les accolades.Les retours à la ligne et l’indentation ne sont pas signifiants mais sont nécessaires pour la lisibilité du code.
Déclaration et définition de fonctions, uniquement dans le cas d’un nombre fixé de paramètres.
Gestion de la mémoire : pile et tas, allocation statique et dynamique, durée de vie des objets.

Définitions et types de base

Types entiers signés int8_t, int32_t et int64_t, types entiers non signés uint8_t, uint32_t et uint64_t. Lorsque la spécification d’une taille précise pour le type n’apporte rien à l’exercice, on utilise les types signé int et non signé unsigned int. Opérations arithmétiques +, -, /, *. Opération % entre opérandes positifs. Ces opérations sont sujettes à dépassement de capacité. À l’écrit, on élude les difficultés liées à la sémantique des constantes syntaxiques. On ne présente pas les opérateurs d’incrémentation.
Le type char sert exclusivement à représenter des caractères codés sur un octet. Notation '\0' pour le caractère nul.
Type double (on considère qu’il est sur 64 bits). Opérations +, -, *, /.
Type bool et les constantes true et false. Opérateurs !, &&, || (y compris évaluation paresseuse). Les entiers ne doivent pas être utilisés comme booléens, ni l’inverse.
Opérateurs de comparaison ==, !=, <, >, <=, >=.
Les constantes du programme sont définies par const type 𝑐 =𝑣. On n’utilise pas la directive du préprocesseur #define à cette fin.

Types structurés

Tableaux statiques : déclaration par type 𝑇[𝑠] où 𝑠 est une constante littérale entière. Lecture et écriture d’un terme de tableau par son indice 𝑇[𝑖]; le langage ne vérifie pas la licéité des accès. Tableaux statiques multidimensionnels.
Définition d’un type structuré par struct nom _ s { type 1 champ 1 ;... type 𝑛 champ 𝑛;} et ensuite typedef struct nom _ s nom (la syntaxe doit cependant être rappelée si les étudiants sont amenés à écrire de telles définitions). Lecture et écriture d’un champ d’une valeur de type structure par 𝑣. champ ainsi que 𝑣-> champ. L’organisation en mémoire des structures n’est pas à connaître.
Chaînes de caractères vues comme des tableaux de caractères avec sentinelle nulle. Fonctions strlen, strcpy, strcat.

Structures de contrôle

Conditionnelle if (C) St, if (C) St else Sf.
Boucle while (C) S; boucle for ( init ; fin ; incr ) S, possibilité de définir une variable dans init ; break.
Définition et déclaration de fonction, passage des paramètres par valeur, y compris des pointeurs. Cas particuliers : passage de paramètre de type tableau, simulation de valeurs de retour multiples.

Pointeurs et gestion de la mémoire**

Pointeur vers un objet alloué, notation type *p = &v. On considère que les pointeurs sont sur 64 bits.
Déréférencement d’un pointeur valide, notation *p. On ne fait pas d’arithmétique des pointeurs.
Pointeurs comme moyen de réaliser une structure récursive. Pointeur NULL.
Création d’un objet sur le tas avec malloc et sizeof (on peut présenter size_t pour cet usage mais sa connaissance n’est pas exigible). Libération avec free.
Transtypage de données depuis et vers le type void * dans l’optique stricte de l’utilisation de fonctions comme malloc.
En particulier : gestion de tableaux de taille non statiquement connue; linéarisation de tels tableaux quand ils sont multidimensionnels.

Divers

Utilisation de assert lors d’opérations sur les pointeurs, les tableaux, les chaînes.
Flux standard.
Utilisation élémentaire de printf et de scanf. La syntaxe des chaînes de format n’est pas exigible.
Notion de fichier d’en-tête. Directive #include "fichier. h".
Commentaires /* ... */ et commentaires ligne //

Éléments techniques devant être reconnus et utilisables après rappel

Les éléments suivants du langage C doivent pouvoir être utilisés par les étudiants pour écrire des programmes dès lors qu’ils ont fait l’objet d’un rappel et que la documentation correspondante est fournie.

Traits généraux et divers

Utilisation de #define , #ifndef et #endif lors de l’écriture d’un fichier d’en-tête pour rendre son inclusion idempotente.
Rôle des arguments de la fonction int main( int argc, char * argv[]); utilisation des arguments à partir de la ligne de commande.
Fonctions de conversion de chaînes de caractères vers un type de base comme atoi.
Définition d’un tableau par un initialisateur {𝑡 0 , 𝑡 1 ,..., 𝑡 𝑁−1}.
Définition d’une valeur de type structure par un initialisateur {.𝑐1 = 𝑣1 , .𝑐2 = 𝑣2 ,...}.
Compilation séparée.

Gestions des ressources de la machine**

Gestion de fichiers: fopen (dans les modes r ou w), fclose, fscanf, fprintf avec rappel de la syntaxe de formatage.
Fils d’exécution : inclusion de l’entête pthread.h, type pthread_t, commandes pthread_create avec attributs par défaut, pthread_join sans récupération des valeurs de retour.
Mutex : inclusion de l’entête pthread.h, type pthread_mutex_t, commandes pthread_mutex_lock, pthread_mutex_unlock, pthread_mutex_destroy.
Sémaphore : inclusion de l’entête semaphore.h, type sem_t, commandes sem_init, sem_destroy, sem_wait, sem_post.