« Langage C/Variables » : différence entre les versions

Les informations plus complexes, comme de la vidéo, du texte, etc. sont toutes stockées dans notre ordinateur sous la forme de nombres. En utilisant plusieurs de ces bits, on peut ainsi représenter n’importe quoi : du texte, des nombres, de la vidéo, etc. Je suppose qu’il sera difficile de me croire, mais sachez tout de même que toute information qu’on trouve dans notre ordinateur est représentée avec seulement des 0 et des 1 !

 

 

Ces bits sont stockés dans un composant électronique particulier, présent dans notre ordinateur : la mémoire. Son rôle : stocker tous les bits qui permettent de représenter nos informations.

En C, la mémoire la plus utilisée est la mémoire vive. Et donc, pour bien comprendre comment programmer en C, il faudra comprendre comment interagir avec cette mémoire RAM. Plus loin dans ce cours, nous verrons également comment manipuler des fichiers sur le disque dur. Mais pour ce qui est des registres, c’est autre chose : le C cache presque totalement la gestion de ceux-ci, qui est réalisée presque entièrement par le compilateur. Impossible de les manipuler directement !

 

 

Hé, une minute : si je stocke une donnée dans ma mémoire, comment je fais pour la récupérer ?

Eh bien dans ce cas-là, vous n’avez pas trop le choix : vous devez savoir où se trouve votre donnée dans la mémoire de l’ordinateur. Généralement, cette donnée se trouvera en mémoire RAM. On peut bien sûr copier notre donnée dans un registre, ou sur le disque dur, mais passons. Et pour retrouver notre donnée en RAM, rien de plus simple.

 

 

Dans notre RAM, les bits sont regroupés en « paquets » contenant une quantité fixe de bits : des « cases mémoires », aussi appelées bytes. Généralement, nos mémoires utilisent des bytes de 8 bits. Autrefois, certaines mémoires avaient des bytes de 6 ou 5 bits, parfois plus. Mais maintenant, la situation s’est un peu normalisée et la grande majorité des mémoires utilisent des bytes de 8 bits. Un groupe de 8 bits s’appelle un octet.

Pour stocker plus d’informations (par exemple les nombres de -1024 à 1023), on peut utiliser plusieurs octets, et répartir nos informations dedans. Nos données peuvent prendre un ou plusieurs octets qui se suivent en mémoire, sans que cela pose problème : nos mémoires et nos processeurs sont conçus pour gérer ce genre de situations facilement. En effet, nos processeurs peuvent parfaitement aller lire 1, 2, 3, 4, etc. octets consécutifs d’un seul coup sans problème, et les manipuler en une seule fois.

 

 

[[Fichier:MemoryAccess.png|thumb|MemoryAccess]]

En fait, on peut comparer une adresse à un numéro de téléphone (ou à une adresse d’appartement) : chacun de vos correspondants a un numéro de téléphone et vous savez que pour appeler telle personne, vous devez composer tel numéro. Les adresses mémoires fonctionnent exactement de la même façon !

 

 

Pour retrouver votre donnée dans la RAM, on doit donc simplement préciser son adresse. Ce principe peut se généraliser aux autres mémoires : on doit fournir ce qu’on appelle une référence, qui permet d’identifier la localisation de notre donnée dans la mémoire : dans quel registre elle est (l’« adresse » du registre est alors ce qu’on appelle un nom de registre), à quel endroit sur le disque dur, etc. Ainsi, toute donnée est identifiée dans notre ordinateur par une référence, qui permet d’accéder à notre donnée plus ou moins directement. Notre adresse n’est donc qu’un cas particulier de référence, cette notion étant plus générale.

Manipuler nos données se fait alors via des références, plus ou moins compliquées, qui peuvent permettre de calculer l’adresse de notre donnée, et déterminer si elle est dans un registre, la RAM, le disque dur, etc.

 

 

Le seul problème, c’est que manipuler explicitement des références est un vrai calvaire. Si vous ne me croyez pas, essayez de programmer en assembleur, le seul langage dans lequel on doit manipuler des références explicitement. C'est une horreur. Mais rassurez-vous : on a moyen de se passer de ce genre de choses. Pour ce faire, on peut décider de camoufler ces références plus ou moins efficacement. Pour cela, on peut décider de remplacer ces références par autre chose.

= Déclarer une variable =

 

 

Entrons maintenant dans le vif du sujet en apprenant à déclarer nos variables. Pour bien commencer, il faut savoir qu’une variable est constituée de deux éléments obligatoires :

Faites bien attention au point-virgule à la fin !

 

 

Comme dit précédemment, un type permet d’indiquer au compilateur quel type de données on veut stocker. Ce type va permettre de préciser :

Le char peut lui aussi servir à stocker des nombres. Il sert surtout au stockage de caractères, mais ces derniers étant stockés dans l'ordinateur sous forme de nombres, il est possible de stocker des nombres dans un char. Le seul problème, c’est que ce char peut très bien être signé sur certains compilateurs et pas sur d’autres. Suivant le compilateur utilisé, le char sera soit signé par défaut, soit il sera non signé. Pour éviter les ennuis en utilisant un char comme un nombre, vous pouvez déclarer explicitement vos char non signés : unsigned char ou signés : signed char.

 

 

Tous les types stockant des nombres (tous sauf le type char) ont des bornes, c’est-à-dire une limite aux nombres qu’ils peuvent stocker. Il faut dire que le nombre de bytes occupé par une variable d’un certain type est limité, et est généralement fixé définitivement pour toutes les variables de ce type par le compilateur. En conséquence, on ne peut pas mettre tous les nombres possibles dans une variable de type int, float, ou double. On aura forcément une valeur minimale et une valeur maximale : certains nombres seront trop grands ou trop petits pour rentrer dans une variable d’un certain type. Ces bornes (que vous pouvez trouver au paragraphe 2.2.4.2 de la norme) sont les suivantes :

Le type "unsigned int" équivaut à un "unsigned", ne soyez pas surpris si plus tard en lisant les codes d'autrui vous ne trouveriez seulement ce mot-clé.

 

 

Peut-être vous êtes vous demandés pourquoi existe t-il autant de types différents. La réponse est toute simple : la taille des mémoires était très limitée à l’époque où le langage C a été créé. En effet, le PDP-11 sur lequel le C a été conçu ne possédait que 24 Ko de mémoire (pour comparaison une calculatrice TI-Nspire possède {{Unité|100|{{Abréviation|Mo|mégaoctet}}}} de mémoire, soit environ 4000 fois plus). Il fallait donc l’économiser au maximum en choisissant le type le plus petit possible. Cette taille dépend des machines, mais de manière générale vous pouvez retenir les deux suites d’inégalités suivantes : char ≤ short ≤ int ≤ long et float ≤ double ≤ long double.

Aujourd’hui ce n’est plus un problème, il n’est pas nécessaire de se casser la tête sur quel type choisir (excepté si vous voulez programmer pour de petits appareils où la mémoire est plus petite). En pratique, on utilisera surtout char pour les caractères, int pour les entiers et double pour les flottants. Les autres types ne servent pas à grand-chose.

 

 

Maintenant que l’on a vu les types, parlons des identificateurs. Comme dit précédemment, un identificateur est un nom donné à une variable pour la différencier de toutes les autres. Et ce nom, c’est au programmeur de le choisir. Cependant, il y a quelques limitations à ce choix.

À noter que le C fait la différence entre les majuscules et les minuscules (on dit qu’il respecte la casse).

 

 

En plus des mots-clés qui servent à indiquer le type de notre variable, on peut utiliser d’autres mots-clés lors de la déclaration de nos variables. Le but : donner un peu plus d’informations sur nos variables. On peut ainsi préciser que l’on veut que nos variables soient constantes et non modifiables, ou d’autres choses encore. On ne va pas voir tous les mots-clés existants, et pour cause : il nous manque quelques informations pour vous expliquer le rôle de certains. Nous allons seulement parler des mots-clés const, volatile et register.

Comme vous l’avez surement deviné, ces mots-clés se placent avant le type et le nom de la variable, lors de la déclaration.

 

 

Le premier que je vais vous montrer est const. Ce mot-clé signifie « constant » en français. Il sert donc à déclarer une variable comme étant constante, c’est-à-dire qu’on ne pourra pas modifier sa valeur au cours du programme. Sa valeur restera donc inchangée durant toute l’exécution du programme. À quoi ça sert ? C’est utile pour stocker une variable qui ne changera jamais, comme la constante \pi qui vaudra toujours 3,14159265 ou e qui vaudra toujours 2,718281828.

Par convention, une variable constante est souvent écrite en majuscule. Voir une variable constante en minuscule peut paraître étrange pour certains. De plus, il est extrêmement horripilant de voir des variables non constantes en majuscules ! Smiley

 

 

Vient ensuite register. Celui-ci permet de dire au compilateur que l’on veut que notre variable soit stockée de préférence dans un registre du processeur, au lieu de devoir être placée en mémoire RAM. C’est en effet le compilateur qui décide quelle variable stocker dans les registres, durant combien de temps, et à quel moment. On dit qu’ils se chargent d’allouer les registres. register permettait autrefois d’indiquer au compilateur que la variable désignée register était à placer (ou à copier) dans les registres dès que possible.

Mais c’était il y a longtemps : de nos jours, register ne sert plus à rien (ou presque). La raison est très simple : les compilateurs actuels disposent d’algorithmes mathématiques qui permettent de gérer les registres de façon quasi optimale. En tout cas, nos compilateurs se débrouillent nettement mieux que les programmeurs pour décider quel registre utiliser et quelles données placer dedans. Ils n’ont donc plus besoin d’aide, et register est souvent ignoré ou sous-utilisé par ces compilateurs. En clair : register est une antiquité, qui ne doit plus être utilisé, et ne sert strictement à rien. Après, libre à vous de tenter d’utiliser register, mais au moins, vous savez d’avance que c’est inutile.

 

 

Le dernier est moins connu, car moins utilisé : il s’agit de volatile. C’est un peu l’inverse de register. Une variable marquée volatile ne peut pas être copiée ou placée dans les registres du processeur.

Je tiens à préciser que volatile n’est toutefois utile que pour certaines variables, potentiellement accessibles par autre chose que le programme qui l’a déclaré (un autre programme, un périphérique, etc.), et qui peuvent être modifiées n’importe quand. Ce genre de cas est très rare, et n’arrive que quand on doit travailler avec du matériel très spécial, ou qu’on veut créer des programmes très compliqués, qui manipulent directement le matériel, comme des pilotes de périphériques des systèmes d’exploitation, etc. Autant être franc, vous n’aurez certainement jamais à utiliser volatile dans un programme, tellement ce genre de cas est rare et particulier. Mais un peu de culture générale ne fait jamais de mal, et peut être utile au cas où.

 

 

Maintenant que nous savons toutes les bases, entrainons-nous à déclarer quelques variables :

|}

 

 

Nous savons donc déclarer (créer) nos variables, et les initialiser (leur donner une valeur à la création). Il ne nous reste plus qu’à voir la dernière manipulation possible : l’affectation. Cette affectation permet de modifier la valeur contenue dans une variable, pour la remplacer par une autre valeur.