[PDF] Cours sur le langage C++ apprendre les principaux savoir-faire | Cours informatique

Texte intégral

(1)Programmer en langage C++. C. Delannoy.

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(3) A VANT-PRO PO S. La Program m ation O rie nté e O b je t (e n abré gé P.O .O .) a pour am bition de facilite r l'activité de program m ation, notam m e nt e n pe rm e ttant de déve loppe r de s "com posants logicie ls" ré utilisables . Elle fait appe là des notions fondam e ntales (clas s e s , obje ts, h é ritage , ligature dynam iq ue ou polym orph ism e ...) inconnues de la plupart des langages de program m ation traditionne ls te ls q ue C ou Pascal. Un ce rtain nom bre de langage s ont é té définis de toute s piè ce s pour appliq ue r les conce pts de P.O .O . ; citons Sm alltalk, Sim ula, Eiffe l... (on parle alors de "Langage s O rie nté s O b je t" ou L.O .O .). Le langage C+ + , q uant à lui, a é té conçu suivant une dém arch e q ue lque pe u diffé re nte par B. Stroustrup (AT& T), à partir de s anné e s 19 80 ;son obje ctif a é té , e n e ffe t, d'adjoindre au langage C un ce rtain nom bre de spécificité s lui pe rm e ttant d'appliq ue r les conce pts de P.O .O . Ainsi, C+ + pré s e nte -t-il sur un "vrai L.O .O ." l'originalité d'ê tre fondé s ur un langage ré pandu. Ce ci lais s e au program m e ur toute liberté d'adopte r un "style plus ou m oins orie nté obje t", e n s e s ituant e ntre les deux e xtrê m e s q ue constitue nt la poursuite d'une program m ation classique d'une part, une pure P.O .O . d'autre part. Si une te lle liberté pré s e nte le ris q ue de céder, dans un pre m ie r te m ps, à la facilité e n "m é lange ant les ge nre s " (la P.O .O . ne re nie pas la program m ation classique - e lle l'e nrich it), e lle pe rm e t é galem e nt une "transition e n douce ur" ve rs la P.O .O pure , ave c tout le béné fice q u'on pe ut e n e s com pte r à te rm e . D e s a conce ption jus q u'à sa norm alisation, le langage C+ + a q ue lque pe u é volué . Plus précisém e nt, un ce rtain nom bre de publications de AT& T ont s e rvi de réfé re nce au cours des derniè re s anné e s . Elles s ont connue s s ous la te rm inologie s uivante : ve rsion 1.1 e n 19 86, ve rsion 1.2 e n 19 87, ve rsion 2.0 e n 19 89 , ve rsions 2.1 e t 3 e n 19 9 1 ;ce tte derniè re a s e rvi de bas e au travaildu com ité ANSI q ui, sans la re m e ttre e n caus e , l'a e nrich ie d e q ue lque s e xte nsions et surtout de com posants standard originaux s e pré s e ntant sous form e de fonctions e t de clas s e s gé né riq ue s . Ce t ouvrage e s t destiné à tous ce ux q ui souh aite nt m aî tris e r le langage C+ + , q ue ce s oit dans un but didactiq ue ou e n vue de déve loppe r de vé ritables applications. Conçu sous form e d'un cours, ilsuppose que vous possédez déjà q ue lque s rudim e nts de C1. En e ffe t, ré aliser un livre de taille raisonnable ne né ce s s itant aucune connaissance pré alable nous aurait im m anq uablem e nt conduit à ê tre s uccinct e t, partant, à é lude r les points q ui s e ré vè lent e n ré alité les plus fondam e ntaux lors du déve loppe m e nt de logicie ls e n vraie grande ur. Bie n q ue nous adre s s ant à un public "ave rti", nous avons ch e rch é à re s te r pédagogiq ue . Les diffé re nte s notions, e n particulie r ce lles re lative s aux conce pts de P.O .O , sont introduite s progre s s ive m e nt. Le s "ré fé re nce s avant" ont toujours é té é vité e s , de façon à pe rm e ttre , le cas é ch é ant, une é tude s é q ue ntie lle de 1 - Le cas é ch é ant, on pourra trouve r un cours com pl e t de l angage C dans Program m e r e n langage C du m ê m e aute ur, ch e z l e mê me édite ur..

(4) VI. Program m e r e n langage C+ +. l'ouvrage . Ch aq ue notion e s t illustré e par un program m e com plet, assorti d'un e xe m ple d'exécution m ontrant com m e nt la m e ttre e n œuvre dans un conte xte ré e l. Ce lui-ci pe ut é galem e nt s e rvir : • à une prise de connaissance intuitive ou à une ré vision rapide de la notion e n q ue s tion, • à une e xpé rim e ntation dire cte dans votre propre e nvironne m e nt de travail, • de point de départ à une e xpé rim e ntation pe rsonne lle. Nous avons ch e rch é à ê tre com plet non s e ulem e nt e n couvrant l'e ns e m ble des possibilités du C+ + , m ais é galem e nt e n approfondissant suffisam m e nt ce rtains aspects fondam e ntaux, de m aniè re à re ndre le lecte ur parfaite m e nt opé rationne ldans la conce ption e t le déve loppe m e nt de ses propre s clas s e s . C'e s t ainsi que nous avons large m e nt insisté s ur le rôle du constructe ur de re copie , ainsi que sur la redéfinition de l'opé rate ur d'affe ctation, é lém e nts q ui conduis e nt à la notion de "clas s e canoniq ue ". Toujours dans le m ê m e e s prit, nous avons pris soin de bien déve loppe r les notions avancé e s m ais indispensables q ue s ont la ligature dynam iq ue e t les clas s e s abstraite s , les q ue lles débouch e nt sur la notion la plus puissante du langage q u'e s t le polym orph ism e . De m ê m e , nous avons large m e nt insisté s ur les notions de conte ne ur, d'ité rate ur e t d'algorith m e q ui inte rvie nne nt dans l'utisation de bon nom bre de com posants de la biblioth è q ue s tandard. Note z q ue ce s ouci de com plétude nous a am e né à pré s e nte r de s é lém e nts d'inté rê t lim ité (voire dange re ux !) q ui pe uve nt ê tre ignorés dans un pre m ie r te m ps (notam m e nt dans un cours de C+ + ). Ils sont alors re pé ré s par le pictogram m e $ . Le s ch apitre s les plus im portants ont é té dotés d'exercices 2 com portant : • des suggestions de m anipulations destiné e s à m ie ux vous fam iliaris e r ave c votre e nvironne m e nt ;par e ffe t d'entraî ne m e nt, e lles vous fe ront probablem e nt im agine r d'autre s e xpé rim e ntations de votre cru ; • des program m e s à rédiger ;dans ce cas, un e xe m ple de corre ction e s t fourni e n fin de volum e .. Re m arq ue conce rnant ce tte nouve l l e é dition Les derniè res éditions se basaie nt plutôt sur la ve rsion 3 e t sur le proje t de norm e . Dorénavant, nous nous basons sur la norm e e lle-m ê m e , laq ue lle e s t re connue de la plupart des com pilate urs du m arch é , à q ue lque s détails prè s (q ue nous signalons dans le te xte ). Toute fois, pour vous perm e ttre d'utiliser d'anciens e nvironne m e nts de program m ation, nous m e ntionnons les apports de la norm e par rapport à la ve rsion 3 ainsi que les q ue lques diffé re nce s ave c les ve rsions anté rie ure s . Ces derniè re s ont surtout un caractè re h istoriq ue ;e n particulie r, e lles m e tte nt e n avant les points délicats du langage pour les q ue ls la ge nè s e a é té q ue lque pe u difficile. Par ailleurs, ce tte nouve lle édition a é té e nrich ie d e q uatre ch apitre s s upplém e ntaire s (XVII à XXI) e t d'une anne xe (F) décrivant les nouve aux com posants standard, notam m e nt les conte ne urs e t les algorith m e s .. 2 - D e nom breux autre s e xe rcice s pe uve nt ê tre trouvés dans Exe rcice s e n langage C+ + du m ê m e aute ur, ch e z l e m ê m e édite ur..

(5) I. PRÉSENTA TIO N GÉNÉRA LE D E C+ +. Le langage C+ + a é té conçu (à partir de 19 82) par Bjarne Stroustrup (AT& T Be llLaboratorie s ) ave c un obje ctif pré cis : ajoute r au langage C des "clas s e s " analogue s à ce lles du langage Sim ula. Ils'agissait donc de "gre ffe r" sur un langage classique des possibilités de "Program m ation O rie nté e O b je t". Avant de vous décrire le ré s ultat auq ue la abouti B. Stroustrup, nous com m e nce rons par e xam ine r succincte m e nt ce q u'e s t la Program m ation O rie nté e O b je t d'une m aniè re gé né rale.. 1. LA PRO GRA M M A TIO N O RIENTÉE O BJET 1.1 La probl é m atiq ue de l a program m ation Jus q u'à m ainte nant, l'activité de program m ation a toujours suscité des ré actions dive rs e s allant jus q u'à la contradiction totale. Pour ce rtains, e n e ffe t, ilne s 'agit q ue d'un je u de construction e nfantin, dans leq ue lil suffit d'ench aî ne r de s instructions é lém e ntaire s (e n nom bre re s tre int) pour parve nir à ré s oudre (pre s q ue ) n'im porte q ue lproblèm e . Pour d'autre s au contraire , ils'agit de produire (au s e ns industrie ldu te rm e ) des logicie ls ave c des exige nce s d e q ualité q u'on te nte de m e s ure r suivant ce rtains critè re s ;citons : • l'e xactitude : aptitude d'un logicie l à fournir les ré s ultats voulus, dans des conditions norm ales d'utilisation (par e xe m ple, donné e s corre s pondant aux "spécifications"), • la robuste s s e : aptitude à bien réagir lors q ue l'on s'é carte des conditions norm ales d'utilisation, • l'e xte nsibilité : facilité ave c laq ue lle un program m e pourra ê tre adapté pour satisfaire à une é volution de s spécifications, • la réutilisabilité : possibilité d'utiliser certaine s partie s ("m odules ") du logicie lpour ré s oudre un autre problèm e , • la portabilité : facilité ave c laq ue lle on pe ut e xploite r un m ê m e logicie l dans diffé re nte s im plém e ntations, • l'e fficie nce : te m ps d'exécution, taille m é m oire ....

(6) 2. Pré s e ntation générale de C+ +. La contradiction n'e s t souve nt q u'appare nte e t e s s e ntie llem e nt lié e à l'im portance des proje ts conce rné s . Par e xe m ple, ile s t facile d'écrire un program m e e xact e t robuste lors q u'ilcom porte une ce ntaine d'instructions ; il e n va tout autre m e nt lors q u'il s'agit d'un proje t de dix h om m e s -anné e s ! D e m ê m e , les aspects e xte nsibilité e t ré utilisabilité n'auront guè re d'im portance dans le pre m ie r cas, alors q u'ils s e ront probablem e nt cruciaux dans le s e cond, ne s e rait-ce q ue pour de s raisons économ iq ue s .. 1.2 La program m ation s tructuré e La program m ation structuré e a m anife s te m e nt fait progre s s e r la q ualité de la production de s logicie ls. M ais, ave c le re cul, ilfaut bien reconnaî tre q ue s e s propre s fonde m e nts lui im posaie nt des lim itations "nature lles ". En e ffe t, la program m ation structuré e re posait sur ce q ue l'on nom m e s ouve nt "l'é q uation de W irth ", à savoir : Algorith m e s + Structures de données = Program m e s Bie n sûr, e lle a pe rm is de structure r les program m e s , e t, partant, d'e n am é liore r l'e xactitude e t la robuste s s e . O n avait e s pé ré q u'e lle pe rm e ttrait é galem e nt d'en am é liore r l'e xte nsibilité e t la ré utilisabilité . O r, e n pratiq ue , on s'e s t ape rçu q ue l'adaptation ou la ré utilisation d'un logicie lconduisait souve nt à "cas s e r" le "m odule" inté re s s ant, e t ce ci parce q u'ilé tait né ce s s aire de re m e ttre e n caus e une s tructure de donné e s . Pré cis é m e nt, ce type de difficulté s e s t l'é m anation m ê m e de l'é q uation de W irth q ui dé couple totalem e nt les données des procédures agissant sur ces données.. 1.3 La Program m ation O rie nté e O bje t a)O bje t C'e s t là q u'inte rvie nt la P.O .O . (abré viation de Program m ation O rie nté e O b je t), fondé e juste m e nt sur le conce pt d'objet, à savoir une association des données et des procédures (qu'on appelle alors m é th ode s ) agissant sur ces données. Par analogie ave c l'é q uation de W irth , on pourrait dire q ue l'é q uation de la P.O .O . e s t: M é th ode s + D onné e s = O bje t. b)Encaps ul ation M ais ce tte association e s t plus q u'une s im ple juxtaposition. En e ffe t, dans ce q ue l'on pourrait q ualifie r de P.O .O . "pure "1, on ré alise ce q ue l'on nom m e une encapsul ation des données. Ce la signifie q u'iln'e s t pas possible d'agir dire cte m e nt sur les données d'un obje t ;ile s t né ce s s aire de pas s e r par l'inte rm édiaire de ses m é th ode s q ui joue nt ainsi le rôle d'inte rface obligatoire . O n traduit parfois ce la e n disant q ue l'appe ld'une m é th ode e s t e n fait l'e nvoi d'un "m e s s age " à l'obje t. Le grand m é rite de l'e ncapsulation e s t q ue , vu de l'e xté rie ur, un obje t s e caracté ris e uniq ue m e nt par les spécifications 2 de ses m é th ode s , la m aniè re dont sont ré e llem e nt im planté e s les données étant sans im portance . O n dé crit souve nt une te lle s ituation e n disant q u'e lle ré alise une "abstraction des données" (ce q ui e xprim e bien que les détails concre ts d'im plém e ntation sont cach é s ). A ce propos, on pe ut re m arq ue r 1 - Nous ve rrons, en effe t, q ue l e s conce pts de l a P.O .O . pe uve nt ê tre appl iq ués d'une m aniè re pl us ou m oins rigoure use. En particul ie r, e n C+ + , l 'encapsul ation ne s e ra pas obl igatoire, ce qui ne ve ut pas dire qu'el l e ne s oit pas s ouh aitabl e. 2 - Nom s, argum e nts e t rôl es..

(7) Pré s e ntation générale de C+ +. 3. q u'e n program m ation structuré e , une procédure pouvait é galem e nt ê tre caracté ris é e (de l'e xté rie ur) par s e s spécifications, m ais q ue , faute d'encapsulation, l'abstraction des données n'était pas ré alisée. L'e ncapsulation des données présente un inté rê t m anife s te e n m atiè re d e q ualité de logicie l. Elle facilite considérablem e nt la m ainte nance : une m odification é ve ntue lle de la structure de données d'un obje t n'a d'incide nce q ue s ur l'obje t lui-m ê m e ;les utilisate urs de l'obje t ne s e ront pas conce rné s par la te ne ur de ce tte m odification (ce q ui n'é tait, bie n sûr, pas le cas ave c la program m ation structuré e ). De la m ê m e m aniè re , l'e ncapsulation des données facilite grande m e nt la ré utilisation d'un obje t.. c)Cl as s e En P.O .O . apparaî t gé né ralem e nt le conce pt de clas s e 3. Ce dernie r corre s pond sim plem e nt à la gé né ralisation de la notion de type q ue l'on re ncontre dans les langage s classiques. Une clas s e , e n e ffe t, n'e s t rie n d'autre q ue la description d'un e ns e m ble d'obje ts ayant une s tructure de données com m une 4 e t disposant des m ê m e s m é th ode s . Le s obje ts apparais s e nt alors com m e des variables d'un te ltype clas s e (e n P.O .O ., on dit aussi qu'un obje t e s t une "instance " de sa clas s e ).. d)H é ritage Un autre conce pt im portant e n P.O .O . e s t ce lui d'h é ritage . Ilpe rm e t de définir une nouve lle clas s e à partir d'une clas s e e xistante (q u'on ré utilise en bloc !), à laq ue lle on ajoute de nouve lles données et de nouve lles m é th ode s . La conce ption de la nouve lle clas s e , q ui "h é rite " des propriété s e t des aptitudes de l'ancie nne , pe ut ainsi s'appuye r sur des réalisations anté rie ure s parfaite m e nt au point e t les "spécialiser" à volonté . Com m e on pe ut s'e n doute r, l'h é ritage facilite large m e nt la ré utilisation de produits e xistants, e t ce ci d'autant plus q u'ilpe ut ê tre ré ité ré autant de fois q ue né ce s s aire (la clas s e C pe ut h é rite r de B, q ui e llem ê m e h é rite de A)5.. 1.4 P.O .O . e t l angage s Nous ve nons d'énoncer les grands principes de la P.O .O ., d'une m aniè re gé né rale, sans nous attach e r à un langage particulie r. O r, m anife s te m e nt, ce rtains langage s pe uve nt ê tre conçus (de toute s piè ce s ) pour appliq ue r à la lettre ce s principe s e t ré aliser ce que nous nom m ons de la P.O .O . "pure ". C'e s t, par e xe m ple, le cas de Sim ula, Sm alltalk ou, plus ré ce m m e nt Eiffe l. Le m ê m e ph é nom è ne a e u lie u, e n son te m ps, pour la program m ation structuré e ave c Pascal. A l'oppos é , on pe ut toujours te nte r d'appliq ue r, ave c plus ou m oins de bonh e ur, ce q ue nous aurions te ndance à nom m e r "une ph ilosoph ie P.O .O ." à un langage classique (Pascal, C...). O n re trouve là une idée com parable à ce lle q ui consistait à appliq ue r les principes de la program m ation structuré e à des langage s com m e Fortran ou Basic. Le langage C+ + s e s itue à m i-ch e m in e ntre ces deux points de vue . Ila, e n e ffe t, é té obte nu e n ajoutant à un langage classique (C) les outils perm e ttant de m e ttre e n œuvre tous les principes de la P.O .O . Program m e r e n C+ + va donc plus loin q u'adopte r une ph ilosoph ie P.O .O . e n C, m ais m oins loin q ue de faire de la P.O .O . pure ave c Eiffe l!. 3 - D ans ce rtains l angages (Turbo Pas cal , par e xe m pl e ), l e m ot cl as s e e s t re m pl acé par obje t e t l e m ot obje t par variabl e. 4 - Bie n e nte ndu, seul e l a s tructure e s t com m une, l es données étant propre s à ch aq ue obje t. Le s m é th odes, par contre, sont e ffe ctive m e nt com m une s à l 'ensem bl e des obje ts d'une m ê m e cl asse. 5 - En C+ + , l e s te ch niq ues de m é th odes virtue l l es él argis s e nt e ncore pl us l a portée de l 'h é ritage ;m ais iln'e s t pas possibl e, pour l 'instant, d'en faire pe rce voir l 'inté rê t..

(8) 4. Pré s e ntation générale de C+ +. La solution adopté e par B. Stroustrup a le m é rite de pré s e rve r l'e xistant (com patibilité ave c C+ + de program m es déjà é crits e n C) ;e lle pe rm e t é galem e nt une "transition e n douce ur" de la program m ation structuré e ve rs la P.O .O . En re vanch e , e lle n'im pos e nullem e nt l'application stricte des principes de P.O .O . Com m e vous le ve rre z, e n C+ + , rie n ne vous e m pê ch e ra (sauf votre bon sens !) de faire coh abite r de s obje ts (dignes de ce nom , parce q ue ré alisant une parfaite e ncapsulation de leurs données), ave c des fonctions classiques réalisant des effe ts de bord sur des variables globales .... 2. C+ + , C ANSI ET P.O .O .. Pré cédem m e nt, nous avons dit, d'une façon q ue lque pe u sim pliste , q ue C+ + s e pré s e ntait com m e un "sure ns e m ble" du langage C, offrant des possibilités de P.O .O . Il nous faut m ainte nant nuance r ce tte affirm ation. D 'une part, lors q ue l'on parle de sur-e ns e m ble du C, nous nous réfé rons au langage C te lq u'ile s t défini par la norm e ANSI6. O r, e n fait, ile xiste q ue lque s incom patibilité s e ntre le C ANSI e t le C+ + . Ce lles -ci, com m e nous le ve rrons, sont né anm oins re lative m e nt m ine ure s ;e lles s ont, pour la plupart, due s à la diffé re nce "d'esprit" des deux langage s , ainsi qu'à la tolérance dont a fait pre uve la norm e ANSI e n ch e rch ant à "pré s e rve r l'e xistant" (ce rtaine s tolérance s ont disparu e n C+ + ). D 'autre part, les e xte nsions du C+ + par rapport au C ANSI ne s ont pas toute s vé ritablem e nt lié e s à la P.O .O . Ce rtaines de ce s e xte nsions, en effe t, pourraie nt ê tre ajouté e s ave c profit au langage C, sans q u'il devie nne pour autant "orie nté obje t"7. En fait, nous pourrions caracté ris e r C+ + par ce tte form ule : C+ + = C + E + S + P. dans laq ue lle : C désigne le C norm e ANSI, E re pré s e nte les "é carts à la norm e " de C+ + , S re pré s e nte les s pé cificités de C+ + q ui ne s ont pas vé ritablem e nt axé e s s ur la P.O .O ., P re pré s e nte les possibilités de P.O .O .. 3. LES INCO M PA TIBILITÉS D E C+ +. A VEC LE C ANSI. Le s principaux "é carts à la norm e " sont décrits dans le ch apitre II ;ils sont accom pagnés de rappe ls conce rnant la norm e C ANSI. Ils conce rne nt e s s e ntie llem e nt : • les définitions de fonctions : e n-tê te s , prototype s , argum e nts e t valeur de re tour, • la portée du q ualificatif cons t, • les com patibilité s e ntre pointe urs. 6 - Laq ue l l e a s e nsibl e m e nt é vol ué, par rapport à l a dé finition initial e du l angage C, ré al isée en 1978, par Kernigh an e t R itch ie. 7 - D'ail l e urs, certaine s e xte nsions de C+ + , par rapport à l a pre m iè re définition du C, ont é té introduites dans l e C ANSI (prototypes, fonctions à argum e nts variabl es...)..

(9) Pré s e ntation générale de C+ +. 5. Ilfaut note r q ue ce s incom patibilité s s ont re s té e s les m ê m e s au fildes diffé re nte s ve rsions de C+ + .. 4. LES SPÉCIFICITÉS D E C+ + Com m e nous l'avons dit, C+ + pré s e nte , par rapport au C ANSI, de s e xte nsions q ui ne s ont pas vé ritablem e nt orie nté e s P.O .O . Elles s e ront décrites dans le ch apitre IV. En voici un bref résum é : • nouve lle form e de com m e ntaire (e n fin de ligne ), • plus grande liberté dans l'e m place m e nt des déclarations, • notion de ré fé re nce facilitant la m ise en œuvre de la transm ission d'argum e nts par adre s s e , • surdéfinition de s fonctions : attribution d'un m ê m e nom à diffé re nte s fonctions, la re connaissance de la fonction ré e llem e nt appe lée s e faisant d'aprè s le type e t le nom bre des argum e nts figurant dans l'appe l (on parle parfois de signature ), • nouve aux opé rate urs de gestion dynam iq ue de la m é m oire : ne w e t de lete , • possibilité de définir de s fonctions "e n ligne " (inline ), ce q ui accroî t la vitesse d'e xé cution, sans perdre pour autant le form alism e des fonctions.. 5. C+ +. ET LA PRO GRA M M A TIO N O RIENTÉE O BJET. Le s possibilités de P.O .O . re pré s e nte nt, bie n sûr, l'e s s e ntie lde l'apport de C+ + . C+ + dispose de la notion de clas s e (gé né ralisation de la notion de type défini par l'utilisate ur). Une clas s e com porte ra : • la description d'une s tructure de données, • des m é th ode s . Sur le plan du vocabulaire , C+ + utilise des te rm e s q ui lui sont propre s . O n parle, e n e ffe t : • de "m e m bres donnée" pour dé s igne r les diffé re nts m e m bres de la structure de données associé e à une clas s e , • de "fonctions m e m bre " pour dé s igne r les m é th ode s . A partir d'une clas s e , on pourra "instancie r" de s obje ts (nous dirons généralem e nt cré e r de s obje ts) : • soit par des déclarations usuelles (de type clas s e ), • soit par allocation dynam iq ue , e n faisant appe lau nouve lopé rate ur ne w . C+ + pe rm e t l'e ncapsulation des données, m ais ilne l'im pos e pas. O n pe ut le re gre tte r m ais ilne faut pas pe rdre de vue q ue , de par sa conce ption m ê m e (e xte nsion de C), le C+ + ne pe ut pas, de toute façon, ê tre un langage de P.O .O . pure . Bie n e nte ndu, ilre s te toujours possible au conce pte ur de faire pre uve de rigue ur, e n s'astre ignant à ce rtaine s rè gles te lles q ue l'e ncapsulation absolue . C+ + pe rm e t de définir ce q ue l'on nom m e des "constructe urs" de clas s e . Un constructe ur e s t une fonction m e m bre particuliè re q ui e s t e xé cuté e au m om e nt de la cré ation d'un obje t de la clas s e . Le constructe ur pe ut notam m e nt pre ndre e n ch arge "l'initialisation d'un obje t", au s e ns le plus large du te rm e , c'e s t-à -dire s a m ise dans un état initialpe rm e ttant son bon fonctionne m e nt ulté rie ur ;ilpe ut s'agir de banales initialisations de m e m bres donnée, m ais é galem e nt d'une pré paration plus é laboré e corre s pondant au dé roulem e nt d'instructions, voire d'une allocation dynam iq ue d'em place m e nts néce s s aire s à l'utilisation de l'obje t..

(10) 6. Pré s e ntation générale de C+ +. L'e xiste nce d'un constructe ur garantit q ue l'obje t s e ra toujours initialisé, ce qui constitue m anife s te m e nt une s é curité . D 'une m aniè re s im ilaire , une clas s e pe ut disposer d'un "destructe ur", fonction m e m bre e xé cuté e au m om e nt de la destruction d'un obje t. Ce lle-ci pré s e nte ra surtout un inté rê t dans le cas d'obje ts e ffe ctuant des allocations dynam iq ues d'em place m e nts ;ces dernie rs pourront ê tre libérés par le destructe ur. Une des originalités de C+ + , par rapport à d'autre s langages de P.O .O ., ré s ide dans la possibilité de définir des "fonctions am ies d'une clas s e ". Ils'agit de fonctions "usuelles " (q ui ne s ont donc pas des fonctions m e m bre d'une clas s e ) q ui sont autoris é e s (par une clas s e ) à accéder aux donné e s (e ncapsulée s ) de la clas s e . Ce rte s , le principe d'encapsulation e s t violé, m ais uniq ue m e nt par de s fonctions dûm e nt autoris é e s à le faire . La clas s e e s t un type défini par l'utilisate ur. La notion de "surdéfinition d'opé rate urs" va pe rm e ttre de dote r ce tte classe d'opérations analogue s à ce lles q ue l'on re ncontre pour les type s prédéfinis. Par e xe m ple, on pourra dé finir une clas s e com plexe (destiné e à re pré s e nte r de s nom bre s com plexe s ) e t la m unir de s opé rations d'addition, de s oustraction, de m ultiplication e t de division. Qui plus e s t, ce s opé rations pourront utiliser les sym boles e xistants : + , -, *, /. C dispose de possibilités de conve rsions (explicite s ou im plicite s ). C+ + pe rm e t d'élargir ce s conve rsions aux types définis par l'utilisate ur q ue s ont les clas s e s . Par e xe m ple, on pourra donne r un s e ns à la conve rsion int -> com plexe ou à la conve rsion com plexe -> float (com plexe é tant une clas s e ). Nature llem e nt, C+ + dispose de l'h é ritage e t m ê m e (depuis la ve rsion 2.0) de possibilités dite s "d'h é ritage m ultiple" pe rm e ttant à une classe d'h é rite r sim ultané m e nt de plusieurs autre s . En m atiè re d'entré e s -sortie s , C+ + com porte de nouve lles possibilités bas é e s s ur la notion de "flot". Le urs avantage s s ur les e ntré e s -sorties de C sont, e n particulie r : • sim plicité d'utilisation, • taille m é m oire réduite (on n'introduit q ue ce q ui e s t utile), • possibilité de leur donne r un s e ns pour les types définis par l'utilisate ur q ue s ont les clas s e s (grâ ce au m é canism e de surdé finition d'opé rate ur). Bie n q u'e lles s oie nt lié e s à l'aspect P.O .O ., nous fe rons une prem iè re pré s e ntation de ce s nouve lles possibilités d'entré e s -sorties dè s le ch apitre III. Ce ci nous perm e ttra de ré aliser rapidem e nt des program m e s dans l'e s prit du C+ + . D ans ses derniè re s ve rsions, le C+ + a é té doté de la notion de patron. Elle pe rm e t de définir de s m odè les utilisables pour gé né re r diffé re nte s clas s e s ou diffé re nte s fonctions q ualifié e s parfois de génériques, m ê m e s i ce tte gé né ricité n'e s t pas totalem e nt inté grée dans le langage lui-m ê m e com m e c'e s t par e xe m ple le cas ave c ADA. Enfin, la norm e ANSI a notablem e nt accru le conte nu de la biblioth è q ue s tandard de C+ + q ui vie nt com pléte r ce lle du C, toujours disponible. En particulie r, on y trouve des nom bre ux patrons de clas s e s e t de fonctions perm e ttant de m e ttre e n œuvre les s tructures de données et les algorith m e s les plus usuels, é vitant ainsi d'avoir à ré inve nte r la roue à la m oindre occasion..

(11) II. LES INCO M PA TIBILITÉS D E C+ + A VEC LE C ANSI. A priori, le langage C+ + pe ut ê tre considéré com m e une e xte nsion du langage C, te lq u'ile s t défini par la norm e ANSI. Tout program m e é crit e n C de vrait donc pouvoir ê tre traduit corre cte m e nt par un com pilate ur C+ + e t son exécution de vrait alors fournir les m ê m e s ré s ultats q ue ce ux obte nus e n utilisant un com pilate ur C. Ce point de vue corre s pond e ffe ctive m e nt au souh ait du conce pte ur du langage C+ + . Né anm oins, e n pratiq ue , un ce rtain nom bre "d'incom patibilité s " ave c le C ANSI ont subsisté , Elles s ont e s s e ntie llem e nt inh é re nte s à l'e s prit m ê m e dans leq ue lles deux langage s ont é té conçus. Nous allons décrire ici les incom patibilité s les plus im portante s e n pratiq ue , e n particulie r ce lles q ui s e ré vé leraie nt q uasim e nt à coup sûr dans la m ise au point de vos prem ie rs program m e s C+ + . A ce propos, note z q ue nous aurions pu nous conte nte r de "cite r" ce s incom patibilité s . Né anm oins, ce lles -ci sont définie s par rapport au C ANSI ;e lles conce rne nt, pour la plupart, des possibilité s q ui n'e xistaie nt pas dans la pre m iè re définition de K e rningh an e t R itch ie e t q ui ne s ont donc pas (e ncore ) re connues de toute s les im plém e ntations du C. Aussi, en profitons-nous pour vous e xpos e r (ou rappe ler) ce q ue s ont ce s possibilité s du C ANSI, e n m ê m e te m ps q ue nous vous m ontrons ce q u'e lles s ont deve nue s e n C+ + . Par ailleurs, q ue lque s autre s incom patibilité s m ine ure s s e ront abordé e s au fildes proch ains ch apitre s ;e lles s e ront toute s ré capitulées dans l'anne xe B.. 1. LES D ÉFINITIO NS D E FO NCTIO NS EN C+ + Suivant la norm e ANSI, ile xiste e n C de ux façons de définir1 une fonction. Suppos e z, par e xe m ple, q ue nous ayons à définir une fonction nom m é e fe xple, fournissant une valeur de re tour2 de type double e t re ce vant deux argum e nts, l'un de type int, l'autre de type double. Nous pouvons, pour ce la, procéder de l'une des deux façons suivante s : double fexple (u, v) int u ; double v ;. double fexple (int u, double v) { .... 1 - Ne confondez pas l a "dé finition" d'une fonction q ui corre s pond à l a de s cription, à l 'aide d'instructions C, de "ce q ue fait" une fonction ave c s a "dé cl aration" q ui corre s pond à une s im pl e inform ation (nom de l a fonction e t, éve ntue l l e m e nt, type des argum e nts e t de l a val e ur de retour) fournie au com pil ate ur. 2 - O n parl e é gal e m e nt de "ré s ul tat fourni par l a fonction", de "val e ur re tourné e "....

(12) 8. Program m e r e n langage C+ + {. ... .... /* corps de la fonction */. /* corps de la fonction */. }. }. La pre m iè re form e é tait la s e ule pré vue par la définition initiale de Kernigh an e t R itch ie . La s e conde a é té introduite par la norm e ANSI q ui n'a, toute fois, pas e xclu l'ancie nne 3. Le langage C+ + n'acce pte , q uant à lui, q ue la s e conde form e : double fexple (int u, double v) { ... /* corps de la fonction */ }. R e m arque : Com m e e n C ANSI, lors q u'une fonction fournit une valeur de type int, le m ot int pe ut ê tre om is dans l'e n-tê te . Nous ne vous cons e illons guè re , toute fois, d'e m ploye r ce tte possibilité q ui nuit à la lisibilité des program m e s .. 2. LES PRO TO TYPES EN C+ + Nous ve nons de voir q ue le C+ + é tait plus re s trictif q ue le C ANSI e n m atiè re de définition de fonctions. Il e n va de m ê m e pour les déclarations de fonctions. En C ANSI, lors q ue vous utilisiez une fonction q ui n'avait pas é té définie auparavant dans le m ê m e fich ie r source , vous pouvie z : • ne pas la déclare r (on considérait alors q ue s a valeur de re tour é tait de type int), • la déclare r e n ne pré cisant q ue le type de la valeur de re tour, par e xe m ple : double fexple ;. • la déclare r à l'aide de ce q ue l'on nom m e un "prototype ", par e xe m ple : double fexple (int, double) :. En C+ + , un appe lde fonction ne s e ra acce pté q ue s i le com pilate ur connaî t le type des argum e nts e t ce lui de sa valeur de re tour. Ce q ui signifie q ue la fonction e n q ue s tion doit avoir fait l 'objet d'une décl aration sous form e d'un prototype (ou, à la rigue ur, avoir é té pré alablem e nt définie dans le m ê m e fich ie r source 4). N'oublie z pas q ue , à ch aq ue fois q ue le com pilate ur re ncontre un appe lde fonction, ilcom pare les types des "argum e nts e ffe ctifs" ave c ce ux de s argum e nts m ue ts corre s pondants 5. En cas de diffé re nce , ilm e t e n place les conve rsions nécessaires pour que la fonction re çoive des argum e nts du bon type . Le s conve rsions possibles ne s e lim ite nt pas aux "conve rsions non dégradante s " (te lles q ue , par e xe m ple, ch ar -> double, int -> long). En e ffe t, e lles com porte nt toute s les conve rsions autoris é e s lors d'une affe ctation. O n pe ut donc y re ncontre r de s "conve rsions dégradante s " te lles q ue , par e xe m ple, int -> ch ar, double -> float, double -> int, ... Voici un e xe m ple illustrant ce point :. 3 - D ans l e s e ulbut de rendre com patibl e ave c l a norm e, des ancie ns program m e s ou des anciens com pil ate urs. 4 - Toute fois, m ê m e dans ce cas, l e prototype reste cons e il l é, notam m e nt pour é vite r tout probl è m e e n cas d'écl ate m e nt du fich ie r s ource. 5 - Nous supposons que l e com pil ate ur connaî tl e type des argum e nts de l a fonction, ce q ui e s t toujours l e cas e n C+ + ..

(13) II. Le s incom patibilité s d e C+ + ave c le C ANSI 9 _______________________________________________________________________________ ______ double fexple (int, double) ; ..... main() { int n ; char c ; double z, res1, res2, res3 ; ..... res1 = fexple (n, z) ; res2 = fexple (c, z) ; res3 = fexple (z, n) ;. /* déclaration de fexple */. /* appel "normal" - aucune conversion */ /* conversion, avant appel, de c en int */ /* conversion, avant appel, de z en int */ /* et de n en double */. ..... } _______________________________________________________________________________ ______ Exe m ple de conve rsions de type s lors d e l'appe ld'une fonction. R e m arques 1) Lors q ue la définition de la fonction e t sa déclaration (sous form e d'un prototype ) figure nt dans le m ê m e fich ie r source , le com pilate ur e s t e n m e s ure de vé rifie r la coh é re nce e ntre l'e n-tê te de la fonction e t le prototype . S'iln'y a pas corre s pondance (e xacte ce tte fois) de type , on obtie nt une e rre ur de com pilation. Voici un e xe m ple corre ct : double fexple (int, double) ; main() { ..... } /* définition de fexple double fexple (int u, double v) { /* corps de la fonction */ }. /* déclaration de fexple */. */. En re vanch e , ce lui-ci conduit à une e rre ur de com pilation : double fexple (int, float) ; /* déclaration de fexple */ main() { ..... } /* définition de fexple */ double fexple (int u, double v) { /* corps de la fonction */ }. Bie n e nte ndu, si la définition de la fonction e t sa déclaration (donc son utilisation6) ne figure nt pas dans le m ê m e fich ie r source , aucun contrôle ne pe ut plus ê tre e ffe ctué par le com pilate ur. En gé né ral, 6 - A m oins q u'on ne l 'ait décl arée, sans l 'util iser, ce qui arrive fré q ue m m e nt l ors q ue l 'on fait appe là des fich ie rs e n-tê te..

(14) 10. Program m e r e n langage C+ +. à partir du m om e nt où l'on doit utiliser une fonction e n de h ors du fich ie r où e lle e s t définie (ou, à partir de plusieurs fich ie rs source diffé re nts), on place s on prototype dans un fich ie r e n-tê te ;ce dernie r e s t incorporé , e n cas de besoin, par la dire ctive #include , ce q ui é vite tout ris q ue de faute d'écriture du prototype . 2) Com m e e n C, la "porté e " du prototype e s t lim ité e à : -. la partie du fich ie r source s itué e à la suite de sa déclaration, si elle figure à un nive au global, c'e s t-à -dire e n de h ors de toute définition de fonction7 ;c'é tait le cas du prototype de fe xple dans nos précédents e xe m ples ,. -. la fonction dans laq ue lle ilfigure , dans le cas contraire .. 3) D e m aniè re analogue à ce q ui s e produit pour l'e n-tê te d'une fonction, lors q u'un prototype ne pré cis e pas le type de la valeur de re tour, com m e dans : bizarre (int, float, char) ;. C+ + considérera qu'ils'agit, par dé faut, du type int. Ainsi, le prototype pré cédent e s t-ilé q uivalent à : int bizarre (int, float, char) ;. Nous vous cons e illons d'évite r ce tte possibilité q ui nuit à la lisibilité des program m e s . 4) Le prototype pe ut pre ndre une form e plus é toffé e 8, dans laq ue lle figure nt é galem e nt des nom s d'argum e nts. Ainsi, le prototype de notre fonction fe xple du début du paragraph e 2 pourrait é galem e nt s'é crire : double fexple (int a, double x) ;. ou e ncore : double fexple (int u, double v) ;. D ans ce cas, les nom s d'argum e nts (a e t x dans le pre m ie r e xe m ple, u e t v dans le s e cond) ne joue nt aucun rôle. Ils sont pure m e nt e t sim plem e nt ignorés du com pilate ur, de s orte q ue ce s prototype s re s te nt parfaite m e nt é q uivalents aux pré cédents. O n pe ut trouve r un inté rê t à ce tte possibilité lors q ue l'on souh aite accom pagne r ce prototype de com m e ntaires décrivant le rôle des diffé re nts argum e nts (ce la pe ut s'avé re r pratiq ue dans le cas où l'on place ce prototype dans un fich ie r e n-tê te ). 5) Ce rtains com pilate urs s e m blent ne pas im pos e r l'e m ploi de prototype s . En ré alité , ils fabriq ue nt autom atiq ue m e nt un prototype à la re ncontre du prem ie r appe ld'une fonction e n te nant com pte de ses argum e nts e ffe ctifs. Une te lle dém arch e q ui s e m ble partir d'un bon se ntim e nt (allége r la tâ ch e de l'utilisate ur) pe ut s e ré vé ler dé s astre us e . Actue llem e nt, toute fois, la te ndance e s t de n'effe ctue r ce "prototypage autom atiq ue " q ue s ur de m ande e xplicite de l'utilisate ur ou dans le cas de com pilation de program m e s é crits e n C (pour é vite r leur m odification systé m atiq ue ).. 7 - Y com pris l a fonction m ain. 8 - Nom m é e parfois prototype com pl e t ;l 'autre é tant nom m é e prototype réduit..

(15) II. Le s incom patibilité s d e C+ + ave c le C ANSI. 11. 3. ARGUM ENTS ET VA LEUR D E RETO UR D 'UNE FO NCTIO N 3.1 Points com m uns à C e t C+ + En C+ + , com m e e n C ANSI, les argum e nts d'une fonction ainsi que la valeur de re tour pe uve nt : • ne pas e xiste r, • ê tre une valeur "scalaire ", d'un de s types de bas e (caractè re s , e ntie rs, flottants, pointe urs), • ê tre une valeur d'un type s tructure . La derniè re possibilité a é té introduite par la norm e ANSI. Nous ve rrons q u'e n C+ + , e lle s e gé né ralise aux obje ts d'un type clas s e . Pour l'instant, notons sim plem e nt q u'ilsubsiste e n C+ + , com m e e n C ANSI, une disparité e ntre les tableaux e t les s tructure s puis q ue : • ile s t possible de transm e ttre la valeur d'une s tructure , aussi bien en argum e nt q u'e n valeur de re tour, • iln'e s t pas possible de faire de m ê m e ave c les tableaux. Note z q u'ils'agit là d'une disparité difficile à ré s orbe r, com pte te nu de la volonté de re ndre é q uivalents le nom d'un tableau e t son adre s s e . Bie n e nte ndu, ile s t toujours possible de transm e ttre l'adresse d'un tableau, m ais ce tte re m arq ue vaut é galem e nt pour une s tructure .. 3.2 D iffé re nce s e ntre C e t C+ + En fait, les diffé re nce s ne porte nt q ue s ur la syntaxe d e s e n-tê te s e t des prototypes des fonctions, e t ce ci uniq ue m e nt dans deux cas précis : • fonctions sans argum e nts, • fonctions sans valeur de re tour.. a)Fonctions s ans argum e nts Alors q u'e n C ANSI on pe ut e m ploye r le m ot void pour dé finir (e n-tê te ) ou dé clare r (prototype ) une fonction sans argum e nt, e n C+ + , on fournit une "liste vide". Ainsi, là où e n C, on dé clarait : float fct (void) ;. on dé clare ra, e n C+ + : float fct ( ) ;. b)Fonctions s ans val e ur de re tour En C ANSI, on peut utiliser le m ot void pour dé finir (e n-tê te ) ou dé clare r (prototype ) une fonction sans valeur de re tour. En C+ + , on doit absolum e nt le faire , com m e dans ce t e xe m ple : void fct (int, double) ;. La déclaration : fct (int, double) ;.

(16) 12. Program m e r e n langage C+ +. conduirait C+ + paragraph e 1).. à. considérer que fct fournit une valeur de re tour de type int (voir la re m arq ue du. 4. LE QUALIFICA TIF CO NST La norm e C ANSI a introduit le q ualificatif cons t. Ilpe rm e t de spécifie r q u'un sym bole corre s pond à "q ue lque ch os e " dont la valeur ne doit pas ch ange r, ce q ui pe ut pe rm e ttre au com pilate ur de s ignaler les te ntatives de m odification (lors q ue ce la lui e s t possible !). Ce ci re s te vrai e n C+ + . Ce pe ndant, un ce rtain nom bre de diffé re nce s im portante s apparais s e nt, au nive au de la portée du sym bole conce rné e t de son utilisation dans une expression.. 4.1 Porté e Lors q ue cons t s'appliq ue à des variables locales autom atiq ue s , aucune diffé re nce n'e xiste e ntre C e t C+ + , la porté e é tant lim ité e au bloc ou à la fonction conce rné e par la déclaration. En re vanch e , lors q ue cons t s'appliq ue à une variable globale, C+ + lim ite la portée du sym bole au fich ie r source conte nant la déclaration (com m e s 'ilavait re çu l'attribut s tatic) ;C ne faisait aucune lim itation. Pourq uoi ce tte diffé re nce ?La principale raison ré s ide dans l'idé e q u'ave c la rè gle adopté e par C+ + il devie nt plus facile de re m place r ce rtaine s instructions #de fine par des déclarations de constante s ;Ainsi, là où e n C vous procédiez de ce tte façon : #define N 8 ...... #define N 3 ...... fichier 1. fichier 2. vous pouve z, e n C+ + , procéder ainsi : const int N = 8 ; ..... fichier 1. const int N = 3 ; ..... fichier 2. En C, vous aurie z obte nu une e rre ur au m om e nt de l'édition de lie ns. Vous aurie z pu l'é vite r : • soit e n dé clarant N s tatic, dans au m oins un des deux fich ie rs (ou, m ie ux, dans les deux) : static const int N = 8 ;. static const int N = 3. ;. Ce ci aurait alors é té parfaite m e nt é q uivalent à ce q ue fait C+ + ave c les pre m iè res déclarations ; • soit, si N avait e u la m ê m e valeur dans les deux fich ie rs, e n plaçant, dans le s e cond fich ie r : extern const int N ;. m ais, dans ce cas, ilne s e s e rait plus agi d'un re m place m e nt de #de fine ..

(17) II. Le s incom patibilité s d e C+ + ave c le C ANSI. 13. 4.2 Util is ation dans une e xpre s s ion R appe lons q ue l'on nom m e "e xpre s s ion constante " une e xpre s s ion dont la valeur e s t calculée lors de la com pilation. Ainsi, ave c : const int p = 3 ;. l'e xpre s s ion : 2 * p * 5. n'est pas une expression constante en C al ors qu'el l e est une expression constante en C+ + . Ce point e s t particuliè re m e nt s e nsible dans les déclarations de tableaux (statiq ue s ou autom atiq ue s ) dont les dim e nsions doive nt obligatoire m e nt ê tre d e s e xpre s s ions constante s (m ê m e pour les tableaux autom atiq ue s , le com pilate ur doit connaî tre la taille à ré s e rve r sur la pile !). Ainsi, les instructions : const int nel = 15 ; ..... double t1 [nel + 1], t2[2 * nel] [nel] ;. s e ront acce pté e s e n C+ + , alors q u'e lles é taie nt re fus é e s e n C.. R e m arques : 1) En toute rigue ur, la possibilité q ue nous ve nons de décrire ne constitue pas une incom patibilité e ntre C e t C+ + puis q u'ils'agit d'une facilité s upplém e ntaire . 2) D 'une m aniè re gé né rale, C+ + a é té conçu pour lim ite r au m axim um l'e m ploi des directives du pré proce s s e ur (on de vrait pouvoir s e conte nte r de #include e t des directives d'inclusion conditionne lle). Le s m odifications apporté e s au q ualificatif cons t vont e ffe ctive m e nt dans ce s e ns 9 .. 5. CO M PA TIBILITÉ ENTRE LE TYPE VO ID * ET LES AUTRES PO INTEURS En C ANSI, le "type gé né riq ue " void *e s t com patible ave c les autre s type s pointe urs, e t ce ci dans les deux s e ns. Ainsi, ave c ces déclarations : void * gen ; int * adi ;. Ces deux affe ctations sont légales e n C ANSI : gen = adi ; adi = gen ;. Elles font inte rve nir de s "conve rsions im plicite s ", à savoir :. 9 - Encore faut-ilq ue l e program m e ur C+ + autre m e nt) !. acce pte de ch ange r l e s h abitudes qu'ilavait dû prendre en C (faute de pouvoir faire.

(18) 14. Program m e r e n langage C+ +. int *-> void * pour la pre m iè re , void *-> int * pour la s e conde . En C+ + , s e ule la conve rsion d'un pointe ur q ue lconq ue e n void * pe ut ê tre im plicite . Ainsi, ave c les déclarations précédente s , s e ule l'affe ctation gen = adi ;. e s t acce pté e . Bie n e nte ndu, ilre s te toujours possible de faire appe le xplicite m e nt à la conve rsion void *-> int *e n utilisant l'opé rate ur de "cast" : adi = (int *) gen ;. R e m arque : O n pe ut dire q ue la conve rsion d'un pointe ur de type q ue lconq ue e n void *re vie nt à ne s 'inté re s s e r q u'à l'adre s s e corre s pondant au pointe ur, e n ignorant son type . La conve rsion inve rs e , e n re vanch e , de void * e n un pointe ur de type donné, revie nt à associe r (pe ut-ê tre arbitraire m e nt !) un type à une adre s s e . M anife s te m e nt, ce tte deuxiè m e possibilité e s t plus dange re us e q ue la pre m iè re ;e lle pe ut m ê m e oblige r le com pilate ur à introduire des m odifications de l'adresse de départ, dans le s e ul but de re s pe cte r ce rtaine s contraintes d'aligne m e nt (lié e s au type d'arrivé e ). C'e s t la raison pour laq ue lle ce tte conve rsion ne fait plus partie des conve rsions im plicite s e n C+ + ..

(19) III. LES NO UVELLES PO SSIBILITÉS D 'ENTRÉES-SO RTIES CO NVERSA TIO NNELLES D E C+ +. C+ + dispose de toute s les routine s offe rte s par la "biblioth è q ue s tandard" du C ANSI. M ais ilcom porte é galem e nt de nouve lles possibilités d'entré e s -sortie s . Ce lles -ci re pos e nt sur les notions de "flots" e t de "surdéfinition d'opé rate ur" q ue nous n'aborde rons q u'ulté rie ure m e nt. Toute fois, ilne s e rait pas judicie ux d'atte ndre q ue vous ayez étudié ces diffé re nts points pour com m e nce r à é crire des program m e s com plets, rédigés dans l'e s prit de C+ + . C'e s t pourq uoi nous allons dans ce ch apitre vous présente r, de m aniè re as s e z inform e lle, ce s nouve lles possibilités d'entré e s -sortie s e n nous lim itant ce pe ndant à ce q ue nous nom m ons l'aspect "conve rsationne l" (lecture s ur "l'e ntré e s tandard", é criture s ur la "sortie s tandard").. 1. LES NO UVELLES ENTRÉES-SO RTIES EN C+ + Le s "routine s " (fonctions e t m acros) de la "biblioth è q ue s tandard" du C ANSI1, donc, e n particulie r, ce lles re lative s aux e ntré e s -sortie s , sont utilisables e n C+ + ;pour ce faire , ilvous suffit d'inclure les fich ie rs e ntê te h abitue ls, pour obte nir les prototype s e t autres déclarations néce s s aire s à leur bonne utilisation. M ais C+ + dispose en plus de possibilités d'entré e s -sortie s ayant les caracté ristiq ue s s uivante s : • sim plicité d'utilisation : e n particulie r, on pourra souve nt s'y affranch ir de la notion de "form at", si ch è re aux fonctions de la fam ille printf ou s canf, • dim inution de la taille du "m odule obje t2" corre s pondant : alors q ue , par e xe m ple, un s e ulappe lde printf introduit obligatoire m e nt, dans le m odule obje t, un e ns e m ble d'instructions e n couvrant toute s les é ve ntualité s , l'e m ploi de s nouve lles possibilité s offe rte s par C+ + n'am è ne ra q ue les s e ules instructions né ce s s aire s , • possibilité s e xte nsibles aux type s q ue vous définire z vous-m ê m e s ous form e de clas s e s . Voyons donc, dè s m ainte nant, com m e nt utiliser ces possibilités dans le cas de l'e ntré e s tandard ou de la sortie s tandard.. 1 - L'un des grands m é rites de ce tte norm e e s t de définir, outre l e l angage C l ui-m ê m e, l e s caracté ris tiq ues d'un certain nom bre de routine s form ant ce q ue l 'on nom m e l a "bibl ioth è q ue s tandard". 2 - Ensem bl e d'instructions, en l angage m ach ine, résul tant de l a traduction d'un fich ie r s ource..

(20) 16. Program m e r e n langage C+ +. 2. ÉCRITURE SUR LA SO RTIE STANDARD 2.1 Q u e l q ue s e xe m pl es Avant d'étudie r les diffé re nte s possibilité s offe rte s par C+ + , e xam inons q ue lque s e xe m ples .. a)Exe m pl e 1 Voye z ce pre m ie r cas, trè s sim ple, accom pagné de son e xe m ple d'exécution : _______________________________________________________________________________ ______ #include <iostream.h> /* indispensable pour utiliser cout */ /* suivant l'implémentation : on peut utiliser <iostream> */ /* ou <iostream.hpp> <iostream.hxx> ... */ main() { cout << "bonjour" ; } _______________________ bonjour _______________________________________________________________________________ ______ Ecriture e n C+ + (1). Note z, tout d'abord, q ue nous avons inclus un fich ie r e n-tê te nom m é iostre am .h ;son im plém e ntation pe ut varie r ave c les im plém e ntations de C+ + ;dans l'ave nir, on de vrait plutôt re ncontre r iostre am , sans e xte nsion. Ce fich ie r contie nt toute s les déclarations néce s s aire s à l'utilisation de s e ntré e s -sortie s s pé cifiq ue s au C+ + . L'inte rpré tation dé taillée d e l'instruction : cout << "bonjour" ;. né ce s s ite rait des connaissance s q ui ne s e ront introduite s q u'ulté rie ure m e nt. Pour l'instant, ilvous suffit d'adm e ttre les points suivants : • cout désigne un "flot de sortie " prédéfini, associé à l'e ntré e s tandard du C (s tdout), • < < e s t un "opé rate ur" dont l'opé rande de gauch e (ici cout) e s t un flot e t l'opé rande de droite une e xpre s s ion de type q ue lconq ue . L'instruction pré cédente pe ut ê tre inte rpré té e com m e ce ci : le flot cout re çoit la valeur "bonjour".. b)Exe m pl e 2 _______________________________________________________________________________ ______.

(21) III. Le s nouve lles possibilités d'entré e s -s ortie s conve rs ationne lles d e C+ +. 17. #include <iostream.h> main() { int n = 25 ; cout << "valeur : " ; cout << n ; } _______________________ valeur : 25 _______________________________________________________________________________ ______ Ecriture e n C+ + (2). Ilre s s e m ble au pré cédent, m ais, ce tte fois, vous constate z q ue nous avons utilisé le m ê m e opé rate ur < < pour e nvoye r sur le flot cout, d'abord une inform ation de type ch aî ne , e nsuite une inform ation de type e ntie r. Le rôle de l'opé rate ur < < e s t m anife s te m e nt diffé re nt dans les deux cas : dans le pre m ie r, on a transm is les caractè res de la ch aî ne , dans le s e cond, on a procédé à un "form atage 3" pour "conve rtir" une valeur binaire e ntiè re e n une s uite de caractè re s . Ce tte possibilité d'attribue r plusieurs significations à un m ê m e opé rate ur corre s pond à ce q ue l'on nom m e e n C+ + , la "surdéfinition d'opé rate ur" (q ue nous aborde rons e n dé taildans le ch apitre IX).. c)Exe m pl e 3 Jus q u'ici, nous avons é crit une instruction diffé re nte pour ch aq ue inform ation transm ise au flot cout. En fait, les deux instructions : cout << "valeur :" ; cout << n ;. pe uve nt s e conde ns e r e n une s e ule : cout << "valeur :" << n ;. Là e ncore , l'inte rpré tation e xacte de ce tte possibilité s e ra fournie ulté rie ure m e nt m ais, d'ore s e t déjà , nous pouvons dire qu'elle ré s ide dans deux points : • l'opé rate ur < < e s t (com m e l'opé rate ur "original") associatif de gauch e à droite , • le ré s ultat fourni par l'opé rate ur < < , q uand ilre çoit un flot e n pre m ie r opé rande e s t ce m ê m e flot, aprè s q u'ilait re çu l'inform ation conce rné e . Ainsi, l'instruction pré cédente e s t-e lle é q uivalente à : (cout << "valeur :") << n ;. Ce lle-ci pe ut s'inte rpré te r com m e ce ci : • dans un pre m ie r te m ps, le flot cout re çoit la ch aî ne "bonjour", • dans un deuxiè m e te m ps, le flot (cout < < "bonjour"), c'e s t-à -dire le flot cout augm e nté de "bonjour", re çoit la valeur de n.. 3 - Ici, ce form atage e s t im pl icite ;dans l e cas de printf, on l 'aurait e xpl icité (%d)..

(22) 18. Program m e r e n langage C+ +. Note z bie n q ue , si ce tte inte rpré tation ne vous paraî t pas é vidente , ilvous suffit d'adm e ttre pour l'instant q u'une instruction te lle q ue : cout << ----- << ----- << ----- << ----- ;. pe rm e t d'envoye r sur le flot cout les inform ations sym bolisées par de s traits, dans l'ordre où e lles apparais s e nt.. 2.2 Le s pos s ibil ité s d'é criture s ur cout Nous ve nons de voir de s e xe m ples d'écriture de ch aî ne s e t d'entie rs. D'une m aniè re gé né rale, vous pouve z utiliser l'opé rate ur < < pour e nvoye r sur cout la valeur d'une e xpre s s ion de l'un de s type s s uivants : • type de bas e q ue lconq ue (caractè re , e ntie r signé ou non, flottant), • ch aî ne de caractè re s (ch ar *)4 : on obtie nt l'affich age des caractè re s constituant la ch aî ne , • pointe ur, autre q ue ch ar *5 : on obtie nt l'adre s s e corre s pondante (e n h e xadé cim al) ;si on ve ut obte nir l'adresse d'une ch aî ne de caractè re s e t non les caractè re s q u'e lle contie nt, on pe ut toujours conve rtir ce tte ch aî ne (de type ch ar *) e n void *. Voici un e xe m ple de program m e illustrant ce s possibilités d'écriture s ur cout ;ile st accom pagné d'un e xe m ple d'exécution dans un environne m e nt C+ + Builder. _______________________________________________________________________________ ______ #include <iostream.h> main() { int n = 25 ; long p = 250000; unsigned q = 63000 ; char c = 'a' ; float x = 12.3456789 ; double y = 12.3456789e16 ; char * ch = "bonjour" ; int * ad = & n ; cout cout cout cout cout cout cout cout cout. << << << << << << << << <<. "valeur de n "valeur de p "caractère c "valeur de q "valeur de x "valeur de y "chaîne ch "adresse de n "adresse de ch. : : : : : : : : :. " << n << "\n" ; " << p << "\n" ; " << c << "\n" ; " << q << "\n" ; " << x << "\n" ; " << y << "\n" ; " << ch << "\n" ; " << ad << "\n" ; " << (void *) ch << "\n" ;. } _______________________ valeur de valeur de caractère valeur de valeur de. n p c q x. : : : : :. 25 250000 a 63000 12.345679. 4 - Le s ve rsions de C+ + anté rie ure s à l a 2.0 traitaie nt un caractè re com m e un e ntie r e t, par s uite, en affich aie nt l e code. 5 - Ce tte possibil ité n'e xis tait pas dans l e s ve rs ions de C+ + anté rie ure s à l a 2.0..

(23) III. Le s nouve lles possibilités d'entré e s -s ortie s conve rs ationne lles d e C+ + 19 valeur de y : 1.234567e+17 chaîne ch : bonjour adresse de n : 0x19c7fff4 adresse de ch : 0x19c700b4 _______________________________________________________________________________ ______ Le s possibilités d'écriture s u r cout. R e m arque : Note z q ue C+ + a décidé d'affich e r la ch aî ne s itué e à l'adre s s e indiq ué e par un pointe ur de type ch ar * e t non l'adre s s e e lle-m ê m e . Si te ln'avait pas é té le cas, le com porte m e nt d'une instruction aussi banale q ue : cout << "bonjour" ;. aurait é té bien déroutant.. 3. LECTURE SUR L'ENTRÉE STANDARD 3.1 Introduction D e m ê m e q u'ile xiste un flot de sortie prédéfini cout, associé à la sortie s tandard du C (s tdout), ile xiste un flot d'entré e prédéfini, nom m é cin, associé à l'e ntré e s tandard du C (s tdin). De m ê m e q ue l'opé rate ur < < pe rm e t d'envoye r de s inform ations sur un flot de sortie (donc, e n particulie r, sur cout), l'opé rate ur > > pe rm e t de re ce voir6 de l'inform ation e n prove nance d'un flot d'entré e (donc, e n particulie r, de cin). Par e xe m ple, l'instruction (n é tant de type int) : cin >> n ;. dem ande ra de lire "des caractè re s " sur le flot cin e t de les "conve rtir" e n une valeur de type int. D 'une m aniè re gé né rale : cin >> n >> p ;. s e ra é q uivalent à : (cin >> n) >> p ;. Pour donne r une inte rpré tation im agé e (e t pe u form e lle) analogue à ce lle fournie pour cout, nous pouvons dire q ue la valeur de n e s t d'abord e xtraite du flot cin ;e nsuite , la valeur de p e s t e xtraite du flot cin > > n (com m e pour < < , le ré s ultat de l'opé rate ur > > e s t un flot), c'e s t-à -dire de ce q u'e s t deve nu le flot cin, aprè s q u'on e n a e xtrait la valeur de n.. 6 - O n dit aussi extraire..

(24) 20. Program m e r e n langage C+ +. 3.2 Le s pos s ibil ité s de l e cture s ur cin D 'une m aniè re gé né rale, dans toute s les ve rsions de C+ + , vous pouve z utiliser l'opé rate ur > > pour accéder à des inform ations de type de bas e q ue lconq ue (signé ou non pour les type s e ntie rs) ou à des ch aî ne s de caractè re s 7 (ch ar *). Par ailleurs, une bonne part des conve ntions d'analyse des caractè re s lus sont les m ê m e s q ue ce lles e m ployé e s par s canf. Ainsi : • les diffé re nte s inform ations sont s é paré e s par un ou plusieurs caractè re s parm i ce ux-ci8 : e s pace , tabulation h orizontale (\t) ou ve rticale (\v), fin de ligne (\n), re tour ch ariot (\r) ou ch ange m e nt de page (\f)9 . • un caractè re "invalide" pour l'usage q u'on doit e n faire (un point pour un e ntie r, une lettre pour un nom bre ...) arrê te l'e xploration du flot, com m e s i l'on avait re ncontré un s é parate ur ;m ais ce caractè re invalide sera à nouve au pris e n com pte lors d'une proch aine lecture . En re vanch e , contraire m e nt à ce q ui s e produisait pour s canf, la lecture d'un caractè re s ur cin com m e nce par "saute r les s é parate urs" ;aussi n'est-il pas possible de lire directe m e nt ce s caractè re s . Nous ve rrons com m e nt y parve nir dans le ch apitre consacré aux flots.. 3.3 Exe m pl es Nous vous proposons diffé re nts program m e s , accom pagnés d'exem ples d'exécution (ré alisés ave c le clavie r e t l'é cran com m e e ntré e s -sortie s s tandard) illustrant les possibilités de lecture s ur cin. _______________________________________________________________________________ ______ #include <iostream.h> main() { int n ; float x ; char t[81] ; do { cout << "donnez un entier, une chaîne et un flottant : " ; cin >> n >> t >> x ; cout << "merci pour " << n << ", " << t << " et " << x << "\n" ; } while (n) ; } _______________________ donnez un entier, une chaîne et un flottant : 15 bonjour 8.25 merci pour 15, bonjour et 8.25 donnez un entier, une chaîne et un flottant : 15 bonjour 8.25 7. Iln'e s t pas pré vu de l ire l a val e ur d'un pointe ur ;e n pratiq ue, cel a n'aurait guè re d'inté rê t e t, de pl us, com porte rait de grand risques. 8 - On l e s appe l l e parfois des "e s paces-bl ancs " (de l 'angl ais, "w h ite s pace s "). 9 - En pratiq ue, on expl oite e s s e ntie l l e m e nt l 'espace et l a fin de l igne (dans l e s e nvironne m e nts D O S, toute fois, l e re tour ch ariot pe ut apparaî tre e n pl us de l a fin de l igne, m ais on ne s'en aperçoit q ue l ors q u'on l it des caractè re s )..

(25) III. Le s nouve lles possibilités d'entré e s -s ortie s conve rs ationne lles d e C+ + 21 merci pour 15, bonjour et 8.25 donnez un entier, une chaîne et un flottant : 0 bye 0 merci pour 0, bye et 0 _______________________________________________________________________________ ______ Usage classique des séparate urs. _______________________________________________________________________________ ______ #include <iostream.h> main() { char tc[81] ; int i = 0 ;. // pour conserver les caractères lus sur cin // position courante dans le tableau c. cout << "donnez une suite de caractères terminée par un point \n" ; do cin >> tc[i] ; // attention, pas de test de débordement dans tc while (tc[i++] != '.') ; cout << "\n\nVoici les caractères effectivement lus : \n" ; i=0 ; do cout << tc[i] ; while (tc[i++] != '.') ; } _______________________ donnez une suite de caractères terminée par un point Voyez comme C++ pose quelques problèmes lors de la lecture d'une "suite de caractères" . Voici les caractères effectivement lus : VoyezcommeC++posequelquesproblèmeslorsdelalectured'une"suitedecaractères". _______________________________________________________________________________ ______ Quand on ch e rch e à lire une suite de caractè re s. _______________________________________________________________________________ ______ #include <iostream.h> main() { int n ; do.

(26) 22. }. Program m e r e n langage C+ + { cout << "donnez un nombre entier : " ; cin >> n ; cout << "voici son carré : " << n*n << "\n" ; } while (n) ; _______________________. donnez un nombre entier : 3 voici son carré : 9 donnez un nombre entier : à voici son carré : 9 donnez un nombre entier : voici son carré : 9 donnez un nombre entier : voici son carré : 9 ^C _______________________________________________________________________________ ______ Boucle infinie s u r un caractè re invalide. _______________________________________________________________________________ ______ #include <iostream.h> main() { int n, p ; cout << "donnez une valeur pour n : " ; cin >> n ; cout << "merci pour " << n << "\n" ; cout << "donnez une valeur pour p : " ; cin >> p ; cout << "merci pour " << p << "\n" ; } _______________________ donnez une valeur pour n : 12 25 merci pour 12 donnez une valeur pour p : merci pour 25 _______________________________________________________________________________ ______ Quand le clavie r e t l'écran se m blent m alsynch ronis é s.

(27) IV. LES SPÉCIFICITÉS D U C+ +. Com m e nous l'avons dit dans le pre m ie r ch apitre , C+ + dispose d'un certain nom bre de spé cificité s q ui ne sont pas vé ritablem e nt axé e s s ur la P.O .O . Ils'agit e s s e ntie llem e nt des suivante s : • nouve lle form e de com m e ntaire (e n fin de ligne ), • e m place m e nt libre des déclarations, • notion de ré fé re nce , • argum e nts par dé faut dans les déclarations des fonctions, • surdéfinition de fonctions, • opé rate urs ne w e t de lete , • fonctions "e n ligne " (inline ). D 'une m aniè re gé né rale, ce s possibilité s s e ront, pour la plupart, souve nt utilisées conjointe m e nt ave c ce lles de P.O .O . C'e s t ce q ui justifie q ue nous vous les e xposions dè s m ainte nant. Note z q ue le C+ + introduit é galem e nt de nouve aux opé rate urs de cas t ;m ais com m e ce rtains aspects inte rfè re nt ave c la notion d'obje t e t d'identification dynam iq ue de type lors de l'e xé cution, ils fe ront l'obje t d'une pré s e ntation s é parée dans l'anne xe C.. 1. LE CO M M ENTA IRE D E FIN D E LIGNE En C ANSI, un com m e ntaire pe ut ê tre introduit e n n'im porte q ue le ndroit où un e s pace e s t autoris é 1 e n le faisant pré céder de /*e t suivre de */. Ilpe ut alors é ve ntue llem e nt s'é te ndre s ur plusieurs ligne s . En C+ + , vous pouve z, en outre, utiliser des "com m e ntaires de fin de ligne " e n introduisant les deux caractè re s : //. Dans ce cas, tout ce q ui e s t situé e ntre // e t la fin de la ligne e s t un com m e ntaire . Note z q ue ce tte nouve lle possibilité n'apporte q u'un surcroî t de confort e t de sécurité ;e n e ffe t, une ligne te lle q ue : cout << "bonjour\n" ; // formule de politesse. pe ut toujours ê tre é crite ainsi : 1 - D onc, e n pratiq ue, n'im porte où, pourvu q u'on ne "coupe pas e n deux" un identificate ur q ue l conq ue ou une ch aî ne cons tante..

(28) 24. Program m e r e n langage C+ + cout << "bonjour\n" ; /*formule de politesse*/. Vous pouve z m ê ler (volontaire m e nt ou non !) les deux form ules . Dans ce cas, note z q ue , dans : /* partie // partie */ partie 1 2 3. le com m e ntaire "ouve rt" par /* ne s e te rm ine q u'au proch ain */ ;donc partie 1 e t partie 2 sont des com m e ntaire s , tandis q ue partie 3 e s t considérée com m e apparte nant aux instructions. D e m ê m e , dans : partie // partie /* partie */ partie 1 2 3 4. le com m e ntaire introduit par // s'é te nd jus q u'à la fin de la ligne . Il"couvre " donc partie 2, partie 3 e t partie 4. R e m arques : 1) Le com m e ntaire de fin de ligne constitue le s e ulcas où la fin de ligne joue un rôle s ignificatif autre q ue ce lui d'un sim ple s é parate ur. 2) Si l'on utilise systé m atiq ue m e nt le com m e ntaire de fin de ligne , on pe ut alors faire appe là /*e t * pour inh iber un ensem ble d'instructions (conte nant é ve ntue llem e nt des com m e ntaire s ) e n ph ase de m ise au point.. 2. D ÉCLARATIO NS ET INITIA LISATIO NS 2.1 Rè gl e s gé né ral es C+ + s'avè re plus souple q ue le C ANSI e n m atiè re de déclarations. Plus précisém e nt, e n C+ + , iln'e s t plus obligatoire de re groupe r au début les déclarations e ffe ctué e s au s e in d'une fonction ou au s e in d'un bloc. Ce lles -ci pe uve nt ê tre e ffe ctué e s où bon vous s e m ble, pour pe u q u'e lles apparais s e nt avant q ue l'on e n ait besoin : leur porté e re s te lim ité e à la partie du bloc ou de la fonction suivant leur dé claration. Par ailleurs, les e xpre s s ions utilisées pour initialiser une variable s calaire pe uve nt ê tre q ue lconq ue s , alors q u'e n C e lles ne pe uve nt faire inte rve nir q ue des variables dont la valeur e s t connue dè s l'e ntrée dans la fonction conce rné e . Voici un e xe m ple incorre ct e n C ANSI e t acce pté e n C+ + : main() { int n ; ..... n = ... ..... int q = 2*n - 1 ; ..... }.