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Formation Programmation en C

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Une formatrice accompagne deux participants penchés sur leurs notes, en salle de formation
Durée
5 jours
Niveau
Intermédiaire
Modalités
Présentiel / Distanciel

Description de la formation Langage C

Inventé au début des années 1970 pour réécrire UNIX, le langage C est un langage de programmation toujours beaucoup utilisé aujourd'hui. On peut le considérer comme un langage de haut niveau "classique" car il en propose tous les mécanismes standards (boucle, test, fonctions, types de base, etc.) et à ce titre il est plutôt facile à apprendre.

Le langage possède également des caractéristiques bas-niveau car il permet une gestion fine de la mémoire et des variables (au bit près), issue de ses origines, et qui lui confère une place de choix dans le domaine de l'embarqué (système dédié, IoT, drivers, etc.).

Par bien des aspects il est également extrêmement pédagogique sur les bases de fonctionnement d'une application en mémoire (cycle de vie et localisation des variables en pile mémoire, code retour des fonctions, etc.) et donne donc implicitement de très bonnes bases en sécurité du développement (débordement de pile, injection de caractères, etc.). De plus, comme son nom l’indique, il est incontournable pour apprendre le C++ dont il constitue la base syntaxique en dehors de la dimension objet.

Atelier en salle : une participante présente des notes au tableau

Objectifs pédagogiques

Objectifs pédagogiques :

Cette formation Langage C vous apporte les connaissances et compétences nécessaires pour :

  • Comprendre le fonctionnement de la programmation structurée à travers l’exemple du langage C
  • Maîtriser la syntaxe du Langage C et les principales fonctions du langage C
  • Savoir écrire un programme C modulaire, portable (ANSI) et facile à maintenir
  • Maîtriser les mécanismes de gestion de la mémoire lors de la compilation et de l’exécution (classes d’allocation, pile, pointeurs, sécurité)

Objectifs opérationnels

Objectif opérationnel :

Savoir utiliser le langage C afin d’écrire des programmes robustes, portables et conformes à la norme ANSI.

Programme

Contenu du cours

J1

Première approche pratique

Organisation d'un programme structuré en CVue générale d’un programme C basique (main)
Composants de base du langage
Types et constantes de base
Stockage et passage de paramètres
Variables globales et locales
Arguments de fonction : passage par valeur
Code de retour des fonctions 
Entrées/sorties formatées (scanf, printf)
Utilisation élémentaire de la chaîne de production (compilation, build)Travaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Prendre en main son environnement et écrire un premier programme simple qui permet d’introduire la syntaxe de base mais aussi un premier contact avec les aspects mémoires nécessaire pour bien comprendre les pointeurs par la suite.
Description : On affiche la taille des différents types de données standards en mémoire (int, char, float, …) en utilisant les éléments fondamentaux du langage (compilation, main, printf, …) autour de problématique mémoire (sizeof, types de données).

Variables, adresses, pointeurs

Schéma générale de la mémoire (différentes zones)
Le rôle du compilateur par rapport à la mémoire
Vie de la mémoire durant l’exécution d’un programme C (pile, tas, zone d’allocation statique, appel fonction, etc.)
Opérateurs d'adressage (&)
Passage d'arguments par adresse
L’exemple de scanf … et ses pièges
Ne pas confondre pointeur, adresse et entierTravaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Comprendre le fonctionnement de l’allocation mémoire des variables dans la pile (locales, arguments) et le mécanisme d’adressage pour introduire les pointeurs et la problématique du passage par valeur (variable non modifiée) 
Description : Écriture d’une fonction permutant deux variablesJ2

Mécanismes et syntaxe du langage

Opérateurs, expressions numériques et opérations sur les nombresOpérateurs arithmétiques
Mécanismes d'évaluation des expressions
Post et pré-incrémentation de décrémentation
Précédence et associativité des opérateursOpérateurs de base et expressions logiquesAffectations
Boucles (for, while)
Mécanismes de fonctionnement des expressions logiques
Opérateurs de comparaison
Gestion du flux d'entrée/sortie standard
Prototype de filtre
Instruction if
Opérateurs logiquesCompléments sur les types de donnéesMaîtrise des types complexes
Implémentation des types en mémoire selon les normes 
Conversion explicite de types : casting
Les types numériques composés.
Règle de conversion dans les expressions mixtes
Initialisation des variables
Formats d'entrée/sortie associés aux types numériquesTravaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Compléter sa maîtrise de la syntaxe. Maîtriser les règles d’analyse syntaxique en C, les opérateurs et les conversions de types implicites et explicites (cast). 
Description : Écriture de fonctions de contrôles et de comparaisons de variables. 
Opérations numériques sur des variables de différents types (moyenne, somme, etc.).Compléments sur les opérateursOpérateurs binaires (ET, OU, OU exclusif, complément à 1)
Décalages binaires
Opérateur ternaire d'alternative
L'instruction switch
L'instruction do while
Instructions associées aux bouclesTravaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Savoir manipuler les opérateurs bas niveau. Traduire les normes de façon concrète pour le développeur en insistant sur les différences d’implémentation entre les différents types (int, float, etc.) et les problèmes de bug ou de portabilité qui peuvent en découler
Description : Visualisation détaillée du format d’un float 32 bits en mémoire selon la norme IEEE754 en affichant sa structure binaire (010100010….) grâce aux opérateurs unaires combinés dans des fonctions. Écriture d’une fonction de test de la valeur du bit x d’une variable y. Écriture de fonctions de calcul puissantes s’appuyant sur les propriétés de décalage binaire.J3

Tableaux, pointeurs et chaîne de caractères

Compléments sur les pointeursDifférences entre pointeur et adresse d’une variable
Manipulations de différents types de pointeur (int*, char*, float*, …)
A quoi correspond void* ?
Les pièges (oubli du &, écriture dans une zone non allouée, etc.)
L’allocation dynamique de mémoire (malloc)
Les pointeurs vers des structures de données 
Arithmétiques sur les pointeursTableaux et chaînes de caractèresDéfinition et utilisation classique des tableaux
Équivalences pointeurs/tableaux
Chaînes de caractères
Bien comprendre le sens et les différences des symboles comme ‘a’, ʺaʺ’, ’\0’, 0, 1, ‘1’, 
Initialisation des tableaux
Exemples de manipulation de chaînes de caractèresTravaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Comprendre l’implémentation des tableaux en mémoire et leur interprétation par le compilateur.
Savoir manipuler les tableaux et maîtriser la gestion des chaînes de caractère (char*)
Description : (RE)écriture des fonctions standards de manipulations des chaînes de caractères (strcpy, strlen, strcmp, strncmp). Fonction permettant de rendre « propre » une chaîne de caractères en terme de contenu (liste de caractères interdits) et de longueur maximale. Fonction générant des mots de passe aléatoire à partir de notre propre dictionnaire de symboles (tableau de caractères), un niveau de complexité et une taille passée en argument.

Les structures

Philosophie
Accès aux éléments d’une structure
Passage d’une structure en argument de fonction
Adresse, mémoire, pointeurs et structures
Les structures emboîtées
Les structures anonymes (depuis C11)
Les champs de bits
Quand utiliser des unions ?
Liste de valeurs « fermées » et « numérisable » (enum)
La libération de la mémoire
Introduction aux structures chaînées (listes, arbres, …)
Comparaison des différentes structures de données (tableau de structures, tableau de pointeurs, liste chaînée) en terme d’occupation mémoire, de performances et de complexitéTravaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Maîtriser l’utilisation des structures de données (initialisation, accès aux éléments, passage en argument à une fonction, etc.)
Description : Création d’une structure PERSONNE, écriture de fonctions de saisie et d’affichage mono personne. Création d’un tableau de PERSONNE et écriture de nouvelles fonctions pour manipuler ce type de tableau en réutilisant les fonctions précédentes. Mise en œuvre d’une liste chaînée de PERSONNE.
Fonction de cryptage (et décryptage) utilisant des clefs stockées dans des structures.J4

Industrialiser ses développements

Compilation séparée, classe d'allocationMécanisme de fonctionnement de la chaîne de production
Utilisation de bibliothèque de sources
Différents cas de figure de la compilation séparée
Notion d'objet externe
Cas des données globales et statiques
Cas des données locales
Règle de visibilité
Cas des fonctions
Compléments sur les fonctions et les initialisationsTravaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Architecturer son code en modules et comprendre le rôle des fichiers d’en tête (.h)
Description : Création d’un module regroupant les fonctions de manipulations des chaînes de caractères du TP déjà effectué (chaînes.h, chaînes.c) et compilations séparées des différents modulesLe macro processeur, la portabilitéVue générale des directives de compilation 
Les constantes symboliques (#define)
Intérêts et limites des fonctions macros
Les inclusions de fichiers (#include)
La compilation conditionnelle (#ifdef, #ifndef, etc.)
Construction de surtypes : typedefTravaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Utiliser les possibilités du précompilateur pour faciliter la maintenance de son code et sa portabilité
Description : Parcours commenté des en-têtes standard de la bibliothèque (stdio.h, stdlib.h, etc.). Ecriture de ses propres fichiers d’en-têtes pour se protéger de l’inclusion multiple, définir ses pseudos constantes et ses prototypes de fonctions.Outils associés à la chaîne de productionPrincipes de la gestion de version avec Git
Options de compilation
Gérer les briques logicielles et les dépendances (makefile)
Construire une application avec Gradle (build)Travaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Comprendre en détail les mécanismes de compilation, build et automatisation dans la création d’une application ou d’une bibliothèque C.
Description : Mise en œuvre de l’automatisation avec Gradle et/ou makefile en fonction de l’environnement souhaité par les participants.J5

Les entrées /sorties 

Principes généraux des I/O
Ouverture et fermeture d’un fichier ou d’un périphérique
Écriture et lecture formatée (exemple avec fscanf et fprintf)
Écriture et lecture d’un caractère (getc)
Écriture et lecture d’une chaîne de caractères
Écriture et lecture d’un format binaire (fread, fwrite)
Accès direct à un endroit du fichier
Conseils sur la bufferisation des I/O (performances)Travaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Maîtriser les différents modes d’accès aux données en lecture et en écriture (caractère, paragraphe, binaire) ainsi que les possibilités de formatage (%s, %c, etc.).
Description : Chargement d’un fichier texte en mémoire, traitement, sauvegarde, rechargement (pour tester).
Chargement d’un fichier texte pour remplir un tableau de pointeurs (char*) pour disposer d’une structure souple de manipulation de texte (tableau de paragraphes). Passage d’arguments sur la ligne de commande (nom du fichier à charger). Manipulation de flux binaire sous la forme d’enregistrement d’un tableau de mesures (structures de l’un des TP précédents) dans un fichier, chargement de ce fichier dans un autre tableau, tri, puis sauvegarde pour proposer un cycle complet d’un flux : mémoire / traitement / disque. Manipulations de flux de données formatées.

Aspect avancés du langage C

Quels traitements utilisent les tableaux multidimensionnels (matrices) ?
Tableau de pointeurs et structures dérivées
Passage d’arguments en ligne de commandes (argc, argv)
Intérêt des pointeurs de fonctions
Fonctions à nombre variable d’arguments
Synthèse des différences avec le C++ (au-delà de la dimension objet)Travaux pratiques (à titre indicatif)Objectifs : Comprendre l’intérêt de passer une fonction en argument à une autre fonction en mettant en œuvre les pointeurs de fonction
Description : fonction de tri d’un tableau de structures de PERSONNE avec passage en argument de la fonction de tri

Travaux pratiques

Les travaux pratiques sont conçus dans une approche pédagogique qui permet de valider les acquis et pas seulement de disposer d’exemples concrets de mise en oeuvre. Les concepts importants sont donc toujours au coeur du TP et la trame de ces derniers fait office à la fois de synthèse réutilisable pour vos propres développements futurs mais aussi de révision lorsque vous vous replongerez dedans.

Les principales bibliothèques standards du langage C seront utilisées dans les TP même si leur nom n’apparaît pas explicitement dans le programme (fscanf/fprintf et leurs variantes, strcpy, strlen, strcat, strcmp, malloc, free, fread, fwrite, rand, sqrt, etc.)

Des machines sous Linux ou Windows seront mises à la disposition des participants de manière à réaliser les nombreux travaux pratiques prévus dans cette formation. Si vous avez des préférences sur l’environnement de développement (Windows/Linux, IDE, outils de build, etc.) n’hésitez pas à nous le préciser avant la formation.

Programme mis à jour le 15/12/2025

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