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Programmation C++

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Avant propos

Ce livre est destiné à présenter les différents aspects du langage de programmation C++. L'objectif est d'en faire un livre référence sur les différents aspects de ce langage, en étant le plus exhaustif possible. Nous essayerons de proposer pour chaque concept un voire plusieurs exemples illustratifs complets.

Exemple de codes C et C++.

Introduction

Quelques repères historiques

À l'origine, un ordinateur ne comprenait que le langage binaire : un programme était constitué d'une suite de 0 et de 1. Le programmeur devait lui-même traduire son programme sous cette forme. En 1950, Alan Turing et Maurice V. Wilkes de l'université de Cambridge branchent un clavier à un ordinateur, il est dorénavant possible de rentrer des mots associés au langage machine. Par exemple : mov, load, sub… Ces mots ne sont pas compris par l’ordinateur qui ne comprend que le langage binaire. Il faut alors un « assembleur » qui transforme le code en langage binaire.

La nécessité de créer un langage de haut niveau se fait sentir, le FORTRAN (FORmula TRANslator, traducteur de formules) est créé en 1957. Il est utilisé pour des programmes mathématiques et scientifiques.

En 1970, Ken Thompson, créa un nouveau langage : Le B, descendant du BCPL (Basic Combined Programming Language, créé en 1967 par Martin Richards). Son but était de créer un langage simple, malheureusement, son langage fut trop simple et trop dépendant de l’architecture utilisée…

En 1971 Dennis Ritchie commence à mettre au point le successeur du B, le C. Le résultat est convaincant : Le C est totalement portable (il peut fonctionner sur tous les types de machines et de systèmes), il est de bas niveau (il peut créer du code aussi rapide que de l’assembleur) et il permet de traiter des problèmes de haut niveau. Le C permet de quasiment tout faire, du driver au jeu.

Le C devient très vite populaire, tout le monde veut créer sa version. Beaucoup de compilateurs qui voient le jour sont incompatibles entre eux et la portabilité est perdue. Il est décidé qu’il faut un standard pour le C. L'ANSI (American National Standards Institute) s’en charge en 1983. La plupart des compilateurs se conforment à ce standard. Un programme écrit en C ANSI est compatible avec tous les compilateurs.

Il manque la programmation orientée objet au C. C’est pourquoi Bjarne Stroustrup, des laboratoires Bell, crée le C++, dont le développement a commencé au début de années 1980. Il construit donc le C++ sur la base du C. C++ est capable de compiler un programme C, et garde donc une forte compatibilité avec le C.

Les langages C et C++ sont les langages les plus utilisés dans le monde de la programmation.

Présentation du C++

Le C++ est un langage multiparadigme. Il supporte essentiellement les paradigmes suivants :

• programmation procédurale : il reprend essentiellement les concepts du langage C, notamment la notion de fonction (une procédure étant une fonction avec un retour de type 'void') ;
• programmation structurée : il reprend la notion struct du langage C. Cette notion est considérée en C++ aussi comme des classes dont l'accès par défaut est public ;
• programmation orientée-objet : il implémente la notion de classe (dont l'accès par défaut est privé), d'encapsulation grâce aux restrictions d'accès (publique, protégé, privé), d'héritage (simple ou multiple) à l'aide du mécanisme de dérivation, d'abstraction grâce aux classes de base abstraites pures (on peut parler d'interface bien que les héritages multiples sur une interface C++ lèvent des difficultés montrant que leur implémentation est plus proche d'une classe abstraite que d'une vraie interface comme on peut en trouver en Java) ou non, de polymorphisme dynamique (ou au runtime) grâce aux fonctions membres virtuelles ;
• programmation générique ou méta-programmation : il introduit les templates ou modèles générique de code qui permettent de créer automatiquement des fonctions ou des classes à partir d'un ou plusieurs paramètres.
• programmation 'lambda-closure' : le C++ 11 introduit la notion de fermeture.

Outre ces grands paradigmes, C++ implémente la notion de typage strict, de constance, de polymorphisme statique (ou à la compilation) grâce à la surcharge et aux fonctions génériques, de références (une alternative aux pointeurs bien plus robuste et bien moins dangereuse) et permet également la surcharge d'opérateurs et de simuler les mixins grâce au mécanisme de dérivation multiple. Il est largement compatible avec le langage C, ce qui est à la fois une richesse et un problème. En effet, le langage C est actuellement (en 2006) un langage largement utilisé pour écrire des systèmes d'exploitation (Windows, Linux, Mac OS). Le C++ peut donc très naturellement avoir un accès direct au système d'exploitation dans le cadre d'une programmation de bas niveau, tout en permettant une programmation de haut niveau en exploitant toute la richesse des concepts orientés objet. Le problème levé par ce lien filial étant que les développeurs ayant appris le C avant le C++ utilisent les techniques C là où le C++ possède des ajouts moins dangereux (par exemple, les références). Ce type de code est surnommé « C with classes ».

Les apports du C++ par rapport au C

Le C++ a apporté par rapport au langage C les notions suivantes :

• les concepts orientés objet (encapsulation, héritage) ;
• les références ;
• la vérification stricte des types ;
• les valeurs par défaut des paramètres de fonctions ;
• la surcharge de fonctions (plusieurs fonctions portant le même nom se distinguent par le nombre et/ou le type de leurs paramètres) ;
• la surcharge des opérateurs (pour utiliser les opérateurs avec les objets) ;
• les templates de classes et de fonctions ;
• les constantes typées ;
• la possibilité de déclaration de variables entre deux instructions d'un même bloc.

Compilation

Définition de la compilation

La compilation consiste en une série d'étapes de transformation du code source en du code machine exécutable sur un processeur cible.

Le langage C++ fait partie des langages compilés : le fichier exécutable est produit à partir de fichiers sources par un compilateur.

Contrairement aux langages interprétés où il faut un logiciel interprétant le source, le fichier exécutable est produit pour une machine donnée : il est directement exécuté par le processeur. L'exécution est donc plus rapide.

Phases de la compilation

La compilation passe par différentes phases, produisant ou non des fichiers intermédiaires :

• préprocessing : Le code source original est transformé en code source brut. Les commentaires sont enlevés et les directives de compilation commençant par # sont d'abord traités pour obtenir le code source brut ;
• compilation en fichier objet : les fichiers de code source brut sont transformés en un fichier dit objet, c'est-à-dire un fichier contenant du code machine ainsi que toutes les informations nécessaires pour l'étape suivante (édition des liens). Généralement, ces fichiers portent l'extension .obj ou .o ;
• édition de liens : dans cette phase, l'éditeur de liens (linker) s'occupe d'assembler les fichiers objet en une entité exécutable et doit pour ce faire résoudre toutes les adresses non encore résolues, tant des mémoires adressées que des appels de fonction. L'entité exécutable est généralement soit un exécutable, soit une bibliothèque dynamique (DLLs sous Windows et toutes les variantes, tels que objet COM, OCX, etc, et les .so sous Linux).

Les compilateurs sont capables de générer des bibliothèques statiques, qui sont en quelques sortes le rassemblement d'un ensemble de fichiers objet au sein d'un même fichier. Dans ce cas, la phase d'édition de liens n'a pas eu lieu.

Cette découpe en phases permet de compiler séparément les bibliothèques en fichiers objets, et l'application et évite donc de tout re-compiler, ce qui prendrait beaucoup de temps pour les applications ayant un code source important.

Les fichiers sources

Les fichiers sources d'un programme C++ portent souvent l'extension .cpp, .cxx, .cc, parfois .C et sont des fichiers textes lisibles par le programmeur.

Les fichiers d'en-tête

Les fichiers "entêtes" ("headers" en anglais), traditionnellement d'extension .h ou .hpp (mais la plupart des entêtes systèmes du C++ standard n'ont plus d'extension du tout), contiennent généralement les prototypes de différentes fonctions, structures et classes. Ces prototypes proviennent :

• des bibliothèques standards du C++ : tout compilateur C++ doit fournir ces fichiers ainsi que les fichiers objets contenant l'implémentation des bibliothèques standards (souvent liées par défaut) ;
• de bibliothèques non standards fournis par l'éditeur du compilateur ou de l'environnement de développement ;
• de bibliothèques non standards (gratuites ou payantes) que le programmeur s'est procuré : citons par exemple la bibliothèque permettant d'accéder à une base de données mySQL. Lorsqu'une bibliothèque non standard est utilisée et que celle-ci englobe de nombreuses fonctionnalités (interface graphiques, accès à une base de données, surcouche système, communications réseaux, etc.), on parle parfois de framework. Citons par exemple Qt et WxWidgets dans cette catégorie. Un framework apparait parfois comme une véritable surcouche du système d'exploitation.

Les fichiers .cpp

Les fichiers .cpp (parfois .c ou .cc) contiennent la définition (l'implémentation) des différentes fonctions et méthodes définies dans les fichiers d'en-tête. La compilation des fichiers .cpp produit dans un premier temps des fichiers objets (extension .obj ou .o en général).

À noter que ces fichiers .cpp utilisent les fichiers d'en-tête. Ils les appellent en utilisant la syntaxe #include "nomdefichier" (nomdefichier comprenant l'extension, donc, souvent ".h"). Comme indiqué ci-dessus, ces fichiers d'en-tête seront donc inclus complètement par le préprocesseur à l'intérieur du code source brut.

L'édition de liens (linking)

L'édition de liens est la phase finale de la compilation qui va rassembler tous les fichiers objets afin de former un fichier exécutable. Les fichiers objets proviennent :

• de la compilation de fichiers .cpp ;
• de la bibliothèque standard (ceux-ci sont souvent liés automatiquement) ;
• de bibliothèques ou framework extérieurs. Il faut dans ce cas explicitement dire à l'éditeur de liens quels sont les fichiers qu'il doit lier.

Les projets

Les makefiles

Afin de rendre possible le développement d'applications, les fichiers sources sont organisés sous forme de projet. Le C++ ayant été conçu sur les bases du C, il s'est ensuivi une gestion assez équivalente des projets. Avant l'avènement des environnements intégrés tels qu'on les connaît aujourd'hui, bon nombre de projets étaient construits sous forme de "makefile"s pris en charge par un outil spécifique make. De nos jours, cette technique est encore fortement utilisée dans les environnements UNIX et Linux. Il existe des alternatives plus modernes à make tels que CMake, automake, SCons, Boost.Build (bjam)…

Les environnements de développement intégrés

Les environnements de développement intégrés (EDI en français et IDE en anglais) sont des outils complets permettant de développer dans un certain langage de programmation. Ils contiennent en général :

• un compilateur ;
• un éditeur avec mise en évidence de la syntaxe (syntax highlighting) ;
• des outils facilitant la gestion d'un projet :
  • outil pour ajouter/supprimer/déplacer des sources,
  • outil pour paramétrer la compilation et l'édition de liens,
  • outil pour créer des modes de compilation (typiquement debug/release) et tous les paramètres y afférent ;
• des bibliothèques non standard censées aider le programmeur. Parfois, il s'agit d'un véritable framework ;
• des outils pour permettre le lancement de l'application ;
• des outils pour déboguer l'application ;
• des outils pour créer des interfaces graphiques ;
• …

Quelques exemples

Multi-plateformes

• Eclipse, gratuit et Open Source, avec le plugin CDT, permet le développement en C/C++
• Code::Blocks, gratuit et Open Source (EDI complet fournit avec gcc mais utilisable avec d'autres compilateurs).
• CodeLite, gratuit et Open Source de base, seule exception : les plugins développés en annexe pour cet EDI peuvent être de n'importe quelle licence, y compris propriétaire et fermée.
• Qt Creator, gratuit et Open Source, dédié au framework Qt (mais n'impose pas son usage).

Sous windows

• Microsoft Visual Studio
• Borland C++ Builder
• Devcpp (disponible gratuitement sous Windows)
• CLion de Jetbrains

Sous Linux

• Anjuta
• Kdevelop
• g++ (Commun à tout système Unix, ligne de commande)
• clang (Plus rapide que GCC mais toutefois compatible, ligne de commande)

Sous MacOS X

• Apple Xcode (livré avec Mac OS X, utilise le compilateur clang).
• Metrowerks CodeWarrior.
• g++ (commun à tout système Unix, ligne de commande)

Un premier programme

Après ces quelques introductions, nous allons désormais pouvoir commencer à apprendre le C++.

Le fichier source

Tapez le fichier suivant dans un éditeur de texte :

#include <iostream>
using namespace std;

int main() 
{
    cout << "BONJOUR" << endl;
   
    return 0;
}

En général, un fichier source C++ utilise l'extension .cpp. On trouve également l'extension .cc. Le principal est de choisir l'extension une fois pour toute, pour la cohérence des fichiers.

Explications

La directive #include

La directive de compilation #include <iostream> permet d'inclure les prototypes des différentes classes contenues dans la bibliothèque standard iostream. Cette bibliothèque contient la définition de cout qui permet entre autre d'afficher des messages à l'écran.

L'espace de nommage standard

Un espace de nommage peut être vu comme un ensemble d'identifiants C++ (types, classes, variables etc.). cout fait partie de l'espace de nommage std. Pour parler de l'objet prédéfini cout de l'espace de nommage std, on peut écrire std::cout. Cette notation est assez lourde car elle parsème le code de std::. Pour cela on a écrit using namespace std qui précise que, par défaut, la recherche s'effectuera aussi dans l'espace de nommage std. On pourra donc alors écrire tout simplement cout pour parler de std::cout. On dit que std est un espace de nom (namespace en anglais).

La fonction main

Tout programme en C++ commence par l'exécution de la fonction main. Il se termine lorsque la fonction main est terminée. La fonction main peut être vue comme le point d'entrée de tout programme en C++. Cette fonction renvoie un entier, très souvent 0, qui permet d'indiquer au système d'exploitation que l'application s'est terminée normalement.

L'objet cout

Il permet d'envoyer des caractères vers le flux de sortie standard du programme, c'est-à-dire l'écran pour ce programme (sa fenêtre console). Il permet donc d'afficher des messages à l'écran. En utilisant l'opérateur <<, on peut écrire une chaîne de caractères à l'écran. L'instruction cout << "BONJOUR"; affiche donc le message BONJOUR à l'écran.

return 0

Cette instruction (facultative ici) indique que la fonction main est terminée et que tout s'est bien passé. Nous verrons plus loin ce que veut dire exactement l'instruction return, mais même si elle est facultative il est fortement recommandé de la mettre, que ce soit par simple souci de conformité ou du fait que votre programme est censé renvoyer une valeur à la fin de son exécution.

Exécution

Si on compile et exécute ce programme, le message BONJOUR s'affiche à l'écran.

Il est possible que vous ne voyez qu’une fenêtre noire "flasher" si vous êtes sous Windows . Pour résoudre ce problème, ajoutez avant le "return 0" l’instruction :

system("pause");

Les commentaires

Tout bon programme a des fichiers sources bien commentés pour expliquer comment cela fonctionne et pourquoi certains choix ont été faits. Ce qui évite une perte de temps lorsque le code source est repris et modifié, soit par un autre développeur, soit par l'auteur qui ne se souvient pas forcément de son projet s'il n'y a pas touché depuis longtemps.

Bloc de commentaire

Un bloc de commentaire est délimité par les signes slash-étoile /* et étoile-slash */ comme en Java et en C#. Exemple :

/*
    Un commentaire explicatif
    sur plusieurs lignes...
*/

Les blocs ne peuvent être imbriqués car dès que le compilateur trouve slash-étoile /*, il recherche la première occurrence d'étoile-slash */ terminant le commentaire.

Ce code contient une erreur volontaire !

/* : début du commentaire

    /* : ignoré

    fin du commentaire : */

erreur ici car le commentaire est fini : */

Commentaire de fin de ligne

Un commentaire de fin de ligne débute par un double slash // et se termine au prochain retour à la ligne. Exemple :

x++;  // augmenter x de 1

Le commentaire ne doit pas paraphraser le code, mais expliquer le rôle de cette partie du code, comme par exemple :

x++;  // décaler le point d'un pixel vers la droite

Astuce : La majorité des éditeurs évolués (Visual Studio, Borland C++, Eclipse ...) utilisent ce type de commentaire pour les commandes commenter/décommenter le groupe de lignes sélectionnées.

Le préprocesseur

Avant de compiler le programme, il est possible d'effectuer certaines modifications sur le code source. Le programme effectuant ces modifications s'appelle le préprocesseur. Les commandes destinées au préprocesseur commencent toutes par # en début de ligne.

Inclusion de fichiers

Pour inclure un fichier à un certain endroit dans le fichier source, on écrit :

#include "nom_du_fichier"

Le contenu du fichier nom_du_fichier est alors inséré dans le fichier source.
Le nom du fichier peut être écrit entre guillemets "nom_du_fichier" ou entre chevrons <nom_du_fichier>. Dans le premier cas, cela signifie que le fichier se trouve dans le même dossier que le fichier source, tandis que dans le deuxième cas, il s'agit d'un fichier se situant dans un endroit différent (ce fichier pouvant être fournit par le compilateur ou une librairie externe par exemple).
Exemple :

#include <iostream>

Le fichier C++ standard iostream est inclus à cet endroit-là dans le code. Il contient la définition de certains objets standards notamment cin et cout.

#define, #undef

La directive #define permet de remplacer toutes les occurrences d'un certain mot par un autre. Par exemple :

#define N  1143

Sur cet exemple toutes les occurrences de N seront remplacées par 1143. Cela est parfois utilisé pour définir des constantes. On préférera toutefois utiliser le mot-clé const.

On peut très bien ne pas fixer de valeur et écrire :

#define PLATEFORME_INTEL

La variable de compilation PLATEFORME_INTEL est ici définie. Combiné à #ifdef, on pourra compiler ou non certaines parties du code à certains endroits du programme.

De la même façon que l'on peut définir une variable, on peut arrêter une définition en utilisant #undef. Son utilisation est rare, mais peut servir à ne plus définir une variable de compilation. Par exemple:

#undef PLATEFORME_INTEL

#ifdef, #ifndef, #if, #endif et #else

Présentation

Toutes ces directives permettent la compilation conditionnelle. C'est-à-dire que la partie du code comprise entre la directive conditionnelle (#ifdef, #ifndef ou #if) et la fin du bloc signalée par la directive #endif n'est compilée que si la condition est remplie.

• La directive #ifdef permet de compiler toute une série de lignes du programme si une variable de compilation a précédemment été définie (par la directive #define). La directive #endif indique la fin de la partie de code conditionnelle. La partie du programme compilée sera toute la partie comprise entre le #ifdef et le prochain #endif.

• La directive #ifndef permet de compiler un bout de programme si une variable de compilation n'est pas définie. C'est donc l'inverse de #ifdef. La fin de la partie à inclure est déterminée également par #endif.

• La directive #if permet de tester qu'une expression est vraie. Cette expression ne peut utiliser que des constantes (éventuellement définies par une directive #define), et la fonction defined permettant de tester si une variable de compilation existe.

Il faut noter que les directives #ifdef et #ifndef, bien que très largement utilisées, sont considérées comme dépréciées ("deprecated"). On préférera donc la syntaxe : #if defined(MA_VARIABLE) à #ifdef MA_VARIABLE et #if !defined(MA_VARIABLE) à #ifndef MA_VARIABLE.

• Chacune de ces conditions peut être accompagné d'une directive #else qui permet d'inclure un bout de programme si la condition n'est pas vérifiée.

Il ne faut pas abuser de ces directives et elles sont surtout utilisées :

• pour gérer des problèmes de portabilité.
• au début des fichiers d'en-tête pour éviter une double compilation.
• dans les fichiers d'en-tête de DLL sous Windows.

Exemples

Exemple 1

#include <iostream>
using namespace std;
#define FRENCH

int main() 
{
#ifdef FRENCH
    cout << "BONJOUR";
#else
    cout << "HELLO";
#endif
    return 0;
}

Dans ce programme, il suffit d'effacer #define FRENCH et de recompiler le programme pour passer d'une version française à une version anglaise. Ceci pourrait être utile si le programme comporte 10 000 lignes (ce qui est faible pour un programme réel). Bien évidemment, il existe bien d'autres façons de gérer le multilinguisme en C++.

Exemple 2

Cet exemple montre l'utilisation d'expression dans les définitions de valeurs, et les précautions à prendre pour les expressions.

// Définir la taille d'un tableau contenant le prix :
// - de 5 variétés d'orange
#define N_ORANGES 5
// - de 3 variétés de pommes
#define N_POMMES 3

#define N_TOTAL_FRUITS N_ORANGES+N_POMMES

double prix_fruits[N_TOTAL_FRUITS];

#if N_TOTAL_FRUITS > 7
  // ... plus de 7 variétés de fruits
#else
  // ... moins de 7 ou égale à 7 variétés de fruits
#endif

cout << "Total de fruits : " << (N_TOTAL_FRUITS) << endl;
//      8

cout << "Double total de fruits : " << (N_TOTAL_FRUITS * 2) << endl;
// <!> 11  au lieu de 16 car l'opérateur * est prioritaire sur +
//         dans l'expression étendue   5 + 3 * 2

// --> Utilisez des parenthèses :
//     - autour du nom de la macro
cout << "Double total de fruits : " << ((N_TOTAL_FRUITS) * 2) << endl;
//      16

//     - mieux : dans la définition
#define N_TOTAL_FRUITS_MIEUX  (N_ORANGES+N_POMMES)
cout << "Double total de fruits : " << (N_TOTAL_FRUITS_MIEUX * 2) << endl;
//      16

Exemple 3

Fichier toto.h

#ifndef TOTO_H
#define TOTO_H

... écrire ici les prototypes ...

#endif

Le problème :
Imaginons qu'un fichier header toto.h contienne le prototype d'une certaine classe ou d'une fonction. Imaginons que le programme contiennent 3 autres fichiers headers nommés A.h, B.h et C.h qui ont tous les 3 besoin des prototypes inclus dans toto.h, ces 3 fichiers vont commencer par #include"toto.h". Imaginons également que C.h a besoin des prototypes inclus dans A.h et B.h. C.h va donc commence par #include"A.h" et #include"B.h". Le problème est que le fichier toto.h va être inclus plusieurs fois. Le compilateur va alors refuser de compiler le programme en indiquant que plusieurs prototypes d'une même fonction sont inclus.
Solution :
Pour résoudre l'inclusion multiple de fichier headers (inévitable), on va faire commencer le fichier header par #ifndef TOTO_H et il se termine par #endif. Si la variable de compilation TOTO_H n'est pas définie, alors le header sera inclus, sinon, il sera tout simplement vide. Juste après #ifndef TOTO_H, nous allons écrire #define TOTO_H définissant justement cette variable de compilation TOTO_H.

La première fois que le header sera inclus, TOTO_H n'est pas défini, le header normal sera donc inclus. #define TOTO_H définira alors la variable de compilation TOTO_H. La deuxième fois que ce même header sera inclus, et les fois suivantes, TOTO_H sera défini et par conséquent, le header sera vide. les prototypes n'auront donc été inclus qu'une seule fois. Le tour est joué. Il faut donc faire commencer systèmatiquement (c'est tout du moins conseillé) tous les fichiers header par les 2 lignes #ifndef ... et #define ... et les faire se terminer par #endif.

Autre solution

Toutefois, il existe une autre solution au problème précédent en utilisant la directive suivante en début de fichier .h :

#pragma once

Cette directive indique au compilateur d'ignorer le fichier s'il a déjà été "visité", et ne fonctionne qu'avec certains compilateurs :

• Visual C++
• CodeWarrior
• GCC for Darwin

Les macros

Présentation

Les macros sont des #define particulier parce qu'ils contiennent des paramètres. Ainsi si vous écrivez :

#define AFFICHE(x) cout << x << endl;

Alors vous pouvez écrire AFFICHE("BONJOUR") et le préprocesseur modifiera cette ligne et la transformera en cout << "BONJOUR" << endl;. Il y aura substitution de x par "BONJOUR". Il ne faut pas abuser des macros et très souvent l'utilisation de fonctions, notamment les fonctions inline, est préférable.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

#define AFFICHER(x) cout << x << endl;

int main() 
{
    AFFICHER("BONJOUR");
    return 0;
}

Bonnes pratiques

Afin d'utiliser correctement les macros, il est préférable de les afficher clairement et de les rendre suffisamment flexible à différentes utilisations. Si la macros est constituée de plusieurs instructions séparés par des ;, il est préférable d'écrire la macro sur plusieurs lignes afin d'accroître sa lisibilité. Pour indiquer à une macro que sa définition continue sur la ligne suivante, il suffit d'indiquer un antislash ('\') en dernier caractère le la ligne.

#define AFFICHER(x) \
    cout << x; \
    cout << endl;

L'utilisation la plus courante des macros est de ne pas mettre de ; à la fin de celle-ci, mais de le mettre dans le code, là où elle est utilisée. En effet, on peut prévoir qu'une macro soit utilisable en tant qu'instruction simple, ou en tant que condition ou paramètre de fonction où l'on ne doit pas mettre de ;. Pour les macros qui ne retournent rien (comme la macro AFFICHER dans l'exemple précédent), le placement du ; n'est pas un problème car elles ne retournent rien et ne seront jamais utilisées dans une condition ou un appel de fonction.

#include <iostream>
using namespace std;

#define DIVISER(x, y) ((x) / (y))

int main() 
{
    int valeur = DIVISER(5, 3);

    if (DIVISER(8, 2) == 4)
        cout << DIVISER(1.0, 5.0) << endl;

    return 0;
}

Il est fortement conseillé de toujours utiliser un paramètre de macro avec des parenthèses autour. Si l'on reprend l'exemple précédent sans parenthèses :

#include <iostream>
using namespace std;

#define DIVISER(x, y) x / y

int main() 
{
    int valeur = DIVISER(5, 3);

    if (DIVISER(4 + 4, 2) == 4)
        cout << DIVISER(1.0, 5.0) << endl;

    return 0;
}

Ici, le résultat obtenu n'est pas forcement celui désiré. DIVISER(4 + 4, 2) sera traduit après la précompilation par 4 + 4 / 2. Ceci donne pour valeur 4 + 2, soit 6. Ajouter un maximum de parenthèses permet de s'assurer de la validité de la macro sous plusieurs utilisations différentes. Ainsi, dans l'exemple précédent, une utilisation de parenthèses dans la macro (#define DIVISER(x, y) ((x) / (y))), aurait traduit DIVISER(4 + 4, 2) en ((4 + 4) / (2)). Ceci aurait donné comme valeur 8 / 2 = 4, la valeur attendue.

Les types de base et les déclarations

Déclarations, types et identificateurs

Les variables

Comme la plupart des langages de programmation, le C++ utilise la notion de variable. Une variable peut être vue comme une zone de la mémoire qui comprend une certaine valeur.

Les types en C++ et les systèmes de représentation

Le langage C++ impose un mécanisme de type pour indiquer la nature des données contenues dans une variable. Ainsi un double permettra de stocker un réel et un int permettra de stocker un entier. Par contre, il ne définit pas de système de représentation pour représenter ces variables. Ainsi, le standard ne spécifie pas comment on représente un double sous la forme d'une suite de bits. Le système de représentation utilisé peut donc varier entre deux ordinateurs ou en fonction du compilateur utilisé. Cette particularité peut parfois poser de graves problèmes de portabilité d'un programme.

Les déclarations

Toute variable en C++ doit être déclarée : la déclaration indique l'identificateur de la variable (son nom) et sa nature (son type).

Syntaxe :

type identificateur;

Exemple :

int a;

Cette déclaration définit une variable d'identificateur a qui contient un entier de type int.

Identificateurs valides

Un identificateur est une suite de caractères (pouvant être majuscules ou minuscules), de chiffres ou d'underscores (underscore ou "tiret bas" est le caractère _). Cette suite ne peut pas commencer par un chiffre. Un identificateur ne peut contenir ni espace, ni tiret - (utilisé pour l'opération de soustraction).

Les types entiers

Le langage C++ possède plusieurs types de base pour désigner un entier.

• int  : contient un entier de taille normale, positif ou négatif.
• short int  : contient un entier de petite taille, positif ou négatif.
• long int  : contient un entier de grande taille (32 bits), positif ou négatif.
• long long int  : contient un entier de plus grande taille (64 bits), positif ou négatif.
• unsigned int  : contient un entier de taille normale, positif ou nul.
• unsigned short int  : contient un entier de petite taille, positif ou nul.
• unsigned long int  : contient un entier de grande taille (32 bits), positif ou nul.
• unsigned long long int  : contient un entier de plus grande taille (64 bits), positif ou nul.

La longueur d'un long int , d'un int et d'un short int n'est pas spécifié par le langage. Plus un entier est représenté sur un grand nombre de bits, plus il pourra être grand. Ainsi, il est usuel de représenter un int sur 32 bits : il peut alors représenter n'importe quel entier entre -2³¹ et 2³¹-1. Le langage impose juste que la taille d'un long int doit être supérieure ou égale à celle d'un int et que la taille d'un int doit être supérieure ou égale à celle d'un short int !

Le système de représentation utilisé non plus. En général, la base 2 est utilisée pour les types unsigned int, unsigned long int et unsigned short int et le complément à 2 est utilisé pour les types int, long int et short int. Ce n'est toutefois nullement obligatoire.

Interprétation des constantes entières

• si une constante commence par 0x, elle sera interprétée comme une valeur en hexadécimal (base 16).
• si une constante commence par 0 suivi d'un chiffre, elle sera interprétée comme valeur en octal (base 8).
• dans le cas contraire, elle sera interprétée comme étant en base 10.

Exemples :
98 représente 98 en base 10.
0x62 représente 98 en hexadécimal (6*16+2).
0142 représente 98 en octal (1*64+4*8+2).

• si une constante entière se termine par un U, elle sera interprétée comme étant un unsigned.
• si une constante entière se termine par un L, elle sera interprétée comme un long.
• si une constante entière se termine par LL, elle sera interprétée comme un long long.

Exemples

• 78U représente le unsigned int valant 78.
• 78L représente le long int valant 78.
• 78LL représente le long long int valant 78.
• 78ULL représente le unsigned long long int valant 78.

Les types réels

Pour représenter un réel, il existe 3 types de base :

• float (simple précision)
• double (double précision)
• long double (précision étendue)

Le langage ne précise pas ni le système de représentation, ni la précision de ces différents formats. Le type long double est juste censé être plus précis que le double, lui-même plus précis que le float.
Il est toutefois usuel (mais non obligatoire) de représenter le float sur 32 bits dans le format IEEE 754 simple précision et le double sur 64 bits dans le format IEEE 754 double précision.

Interprétation des constantes réelles

• On peut écrire un réel sous la forme 1.87 ou .56 ou 8. ou 7.6e10 ou 5.4e-3 ou encore 10.3E+2.
• Une constante qui se termine par un f ou un F sera interprétée comme un float.
• Une constante qui se termine par un l ou un L sera interprétée comme un long double.

Exemples :

• 3.65L représente le long double valant 3.65.
• 3.65F représente le float valant 3.65.

Les caractères

Le caractère est l'élément de base de tout texte et donc sans doute de toute pensée. Les changements de l'informatique ont conduit à différentes approches pour représenter un caractère sur cinq, sept, huit, seize, dix-sept ou trente-deux bits.

Aujourd'hui, les deux types incontournables sont le type char hérité du C, et ceux relatifs à Unicode.

Ce chapitre traite des types de bases utiles pour représenter des caractères. Toutefois les caractères sont rarement utilisés seuls, surtout dans les applications Unicode. À ce sujet, vous trouverez dans la suite de cet ouvrage les chapitres suivants :

• Programmation C++/La_librairie_standard#Les chaînes de caractères
• Programmation C++/Les_tableaux#Les tableaux de caractères

Le type char

Il s'agit du type historique pour représenter un caractère. Bien que le type char fasse penser à un caractère (character en anglais), il désigne souvent de facto un octet, qui peut être signé ou non signé suivant le compilateur. C'est l'un des concepts que le C++ a repris du langage C. Aucun système de représentation n'est imposé pour les caractères et on utilise en général des dérivés (8 bits) du code ASCII (qui est un code sept bits). Un caractère doit juste être codé sur au moins 8 bits : le standard C++ reprend les mêmes propriétés requises que le langage C dont le standard pour les types entiers (dont fait partie le type char) ne spécifie pas explicitement la taille en octets mais l'intervalle à supporter au minimum.

Le type char signé doit supporter les valeurs entre -127 et +127 , et le type char non signé doit supporter les valeurs entre 0 et 255. La variante signée requiert donc le support de 255 valeurs au lieu de 256, car un nombre signé peut être représenté de plusieurs façons pouvant impliquer deux représentations possibles pour la valeur zéro (-0 et +0) ; ceci n'est pas le cas de la représentation en complément à 2 permettant de supporter un intervalle de -128 à +127.

Usuellement, le type char est exactement 8 bits, ce qui fait que c'est le seul type utilisé pour représenter un octet, créant ainsi une confusion entre caractère et octet. Le chapitre suivant s'intéresse au huitième bit.

Exemple :

char c;
c = 'E';

Le caractère E est transféré dans la variable c de type char .
On peut transférer un char dans un int pour récupérer son codage.
Ainsi, on peut écrire :

int a;
char b;
b = 'W';
a = b;

On récupère alors dans a le codage du caractère 'W'. On récupérera donc en général le code ASCII de 'W' dans la variable a.

Aujourd'hui, il est désuet de considérer que l'on code tous caractères sur un seul char. Le type char reste cependant incontournable car il est souvent utilisé pour désigner un octet.

Transformation de majuscule en minuscule

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
  char a, b;
  cout<<"Tapez un caractere : "; cin>>a;
  if (a>='A' && a<='Z') {
    cout<<"Vous avez tapé une majuscule."<<endl;
    b = a + ('a'-'A');
    cout<<"La minuscule correspondante est "<< b <<endl;
  }
  else if (a>='a' && a<='z') {
    cout<<"Vous avez tapé une minuscule."<<endl;
    b = a + ('A'-'a');
    cout<<"La majuscule correspondante est "<< b <<endl;
  }
  else cout<<"Vous n'avez pas tapé une lettre."<<endl;
  return 0; 
}

• Explications
  
  • On demande à l'utilisateur de taper un caractère dans une variable a.
  • Si l'utilisateur a tapé une majuscule, on affiche la minuscule correspondante.
  • Si l'utilisateur a tapé une minuscule, on affiche la majuscule correspondante.

• Exécution 1
  

Tapez un caractère : H
Vous avez tapé une majuscule.
La minuscule correspondante est h.

• Exécution 2
  

Tapez un caractère : w
Vous avez tapé une minuscule.
La majuscule correspondante est W.

• Exécution 3
  

Tapez un caractère : 9
Vous n'avez pas tapé une lettre.

Les types signed char et unsigned char

Lorsqu'on transfère un char dans un int, peut-on récupérer une valeur négative ? La réponse est oui si on utilise le type signed char et non si on utilise le type unsigned char. Ces types peuvent être utile lorsqu’on manipule des caractères non ASCII.

Pour les données de type char, lorsque ni signed ni unsigned ne sont précisés, le choix entre les deux est fait par le compilateur. Dans tous les cas à l'époque où seuls les codages ASCII et autres codages ISO-646 étaient utilisés cela n'avait pas d'importance.

Aujourd'hui cependant, quasiment tous les codages de caractères utilisent a minima huit bits. C'est notamment le cas d'UTF-8. L'éventuel bit de signe doit donc être considéré pour permettre la portabilité du logiciel.

Les types char16_t and char32_t

À partir de C++11 (C++ norme de 2011) trois types de chaînes de caractères sont prise en charge: UTF-8, UTF-16, et UTF-32. Le type char conserve ses unités de codage de huit bits pour le codage des caractères Unicode via UTF-8, les nouveaux types char16_t et char32_t sont des unités de codage de seize ou trente-deux bits pour le codage des caractères Unicode via UTF-16 ou UTF-32.

Ces types sont standard à partir de C++2011 mais n'existent pas sur des compilateurs plus anciens, ni même sur les compilateurs C-2011.

Le type wchar_t

Ce type de caractère n'existe qu'avec les compilateurs supportant l'Unicode (jeu de caractère international standard couvrant les langues du monde entier). Ces caractères sont stockés sur 2 octets ou 4. Les valeurs constantes de caractère (entre simple quote) ou de chaîne de caractères (entre double quote) doivent alors être précédées du caractère L.

Exemple :

wchar_t a = L'é'; // caractère 'é' unicode(16 ou 32 bits);
wchar_t[] chaine = L"Bonjour, monde !"; // chaîne de caractère unicode

Ce type présente le problème de ne pas être standard: certaines implémentations n'offrent que 16 bits soit une portion limitée des caractères Unicode.

API exceptionnellement Unicode

Certaines API C++ telle que Visual C++ sous Windows sont paramétrables par une option dite unicode ou non. Pour cela elles se basent sur le type de caractèreTCHAR que le compilateur interprète (en fait remplace) par char ou wchar_t selon l'option Unicode. Dans ce cas, les valeurs constantes de chaînes et de caractères doivent être encadrées par la macro _T. Cette macro peut alors faire précéder les constantes d'un caractère L ou non.

Exemple :

TCHAR a = _T('é'); // caractère 'é' unicode ou huit bits;
TCHAR[] chaine = _T("Bonjour, monde !"); // chaîne de caractère unicode ou ascii (huit bits)

Les booléens

Le C++ utilise le type bool pour représenter une variable booléenne. Un booléen ne peut prendre que 2 valeurs : true ou false. On peut affecter à un booléen le résultat d'une condition, ou l'une des deux constantes citées précédemment.

Exemple :

bool a;
int c;
c = 89;
a = (c > 87);
// a reçoit alors la valeur true.

L'opérateur const

L'opérateur const placé devant une déclaration de variable décrit celle-ci comme constante; elle ne peut être changée.

Exemple :

int x = 2;
const int y = 2;
x += 1; // x recevra la valeur 3
y += 1; // Cette opération est interdite par un compilateur C++ conforme

Dans cet exemple, nous déclarons deux variables x et y, chacune avec la même valeur. La première variable (x) peut être modifiée, ce qui n'est pas le cas de la seconde (y) qui est déclarée const. Le compilateur refusera toute opération qui tenterait d'en modifier son contenu (opérations d'assignation et d'incrémentation =, +=, -=, *=, /=, >>=, <<=, ++).

Il en va de même pour les objets. Un objet déclaré const ne pourra pas être modifié, c'est-à-dire que le compilateur refusera l'invocation d'une méthode non const sur cet objet.

Exemple :

class X {
public:
    X() : valeur_(0) {}
    explicit X(int valeur) : valeur_(valeur) {}
    void annule() { this->valeur_ = 0; }
    void init(int valeur) { this->valeur_ = valeur; }
    int valeur() const { return this->valeur_; }
private:
    int valeur_;
};

X x(2)
const X y(5);
x.annule(); // Ok
y.annule(); // Erreur de compilation.

Dans cet exemple, deux objets x et y ont été déclarés. Il est possible d'invoquer n'importe quelle méthode (const ou non) sur l'objet x, par contre seules les méthodes const peuvent être invoquées sur l'objet y puisqu'il est déclaré const.

L'opérateur sizeof

L'opérateur sizeof permet de savoir le nombre d'octets qu'occupe en RAM une certaine variable. On peut écrire sizeof(a) pour savoir le nombre d'octets occupé par la variable a. On peut aussi écrire, sizeof(int) pour connaître le nombre d'octets occupés par une variable de type int. Cet opérateur est très utile lorsqu'on veut résoudre des problèmes de portabilité d'un programme.

Plus précisément sizeof(char) vaut toujours 1, par définition. Sur la plupart des architectures un char est codé par huit bits, soit un octet. Programmation C/Types de base#Caractères

Définir un alias de type

L'instruction typedef permet de définir un alias pour un type de données. Ceci permet dans certains cas de raccourcir le code, et dans tous les cas c'est l'occasion de donner un nom plus explicite à un type. Ceci favorise une meilleur lecture du code.

La syntaxe de typedef est exactement la même que celle de la déclaration d'une variable, excepté que l'instruction commence par typedef et qu'aucune variable n'est réservée en mémoire, mais un alias du type est créé.

Exemple:

typedef unsigned long data_size;

data_size readData(char* buffer, data_size buffer_size);

On s'aperçoit plus facilement que la fonction retourne le nombre d'octets lus que dans la déclaration sans typedef :

unsigned long readData(char* buffer, unsigned long buffer_size);

Voir aussi

• Exercices

Les types de base et les déclarations/Exercices

Exercices

EXERCICE 1

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper la largeur et la longueur d'un champ et qui en affiche le périmètre et la surface.

Solution

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    double largeur, longueur, surface, perimetre;

    cout << "Tapez la largeur du champ : "; cin >> largeur;
    cout << "Tapez la longueur du champ : "; cin >> longueur;

    surface = largeur * longueur;
    perimetre = 2 * (largeur + longueur);

    cout << "La surface vaut : " << surface << endl;
    cout << "Le périmètre vaut : " << perimetre << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 2

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper 5 entiers et qui affiche leur moyenne. Le programme ne devra utiliser que 2 variables.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• Calcul d'une moyenne.
• Utilisation des types int et double.
• L'utilisation de cin et de cout.
• L'affectation.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int entree; double moy=0;

    cout << "Tapez la valeur numero 1 : "; cin>>entree; moy = moy + entree;
    cout << "Tapez la valeur numero 2 : "; cin>>entree; moy = moy + entree;
    cout << "Tapez la valeur numero 3 : "; cin>>entree; moy = moy + entree;
    cout << "Tapez la valeur numero 4 : "; cin>>entree; moy = moy + entree;
    cout << "Tapez la valeur numero 5 : "; cin>>entree; moy = moy + entree;

    moy = moy / 5;
    cout << "La moyenne vaut : " << moy << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 3

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir 2 entiers A et B, qui échange le contenu des variables A et B puis qui affiche A et B.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• L'affectation.
• Un "algorithme" rudimentaire : échanger le contenu de 2 variables.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a, b, temp;

    cout << "donner la valeur de a : "; cin >> a;
    cout << "donner la valeur de b : "; cin >> b;

    temp = a;
    a = b;
    b = temp;

    cout << "La valeur de a est " << a << endl;
    cout << "La valeur de b est " << b << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 4

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper le prix HT d'un kilo de tomates, le nombre de kilos de tomates achetés, le taux de TVA (Exemple 5.5, 19.6,...). Le programme affiche alors le prix TTC des marchandises.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• Le choix d'identificateurs pertinents et explicites.
• L'utilisation de cin et de cout.
• L'affectation.
• Modélisation d'un problème "économique".

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    double prixht, poids, tva, total;

    cout << "Tapez le prix HT d'un kilo de tomates : "; cin>>prixht;
    cout << "Combien de kilos avez-vous achetes : "; cin>>poids;
    cout << "Quel est le taux de TVA : "; cin>>tva;

    // totalTTC = totalHT + totalTVA
    //                      totalTVA = totalHT * tva/100
    // totalTTC = totalHT + totalHT * tva/100
    // totalTTC = totalHT * (1 + tva/100)
    total = (1 + tva / 100) * prixht * poids;

    cout << "Le prix TTC est : " << total << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 5

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir les coordonnées de deux points du plan A et B et qui affiche la distance entre A et B.

Indication 1 : on pourra utiliser le théorème de Pythagore.
Indication 2 : dans le fichier include cmath, il y a une fonction sqrt qui calcule la racine carrée.
Exemple d’utilisation : x = sqrt(y) x et y doivent être des double.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• L'affectation.
• Utilisation de variables explicites.
• Utilisation de la bibliothèque math.h.
• Modélisation d'un problème issu de la géométrie sous forme informatique.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
#include<cmath>

using namespace std;

int main()
{
    double XA,YA,XB,YB, dx,dy, distance;

    cout << "Tapez l'abscisse de A : "; cin >>XA;
    cout << "Tapez l'ordonnée de A : "; cin >>YA;
    cout << "Tapez l'abscisse de B : "; cin >>XB;
    cout << "Tapez l'ordonnée de B : "; cin >>YB;

    dx = XA-XB;
    dy = YA-YB;
    distance = sqrt(dx*dx + dy*dy);

    cout << "La distance AB est : " << distance << endl;

    return 0; 
}

Fonction racine carré : sqrt(nombre)
Fonction carré : pow(nombre, 2)
Les résultats renvoyés par des deux fonctions précédentes sont de type double.

Les opérations de base

Le langage C++ possède un grand nombre d'opérateurs de base effectuant entre autre des opérations arithmétiques et capables de travailler sur les entiers, les réels, etc... Nous allons présenter ici ces principaux opérateurs.

L'affectation

Syntaxe

identificateur=expression

Sémantique

On commence par évaluer l'expression et on met le résultat dans la variable identificateur.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a, b, s;
    cout << "Tapez la valeur de a : "; cin >> a;
    cout << "Tapez la valeur de b : "; cin >> b;

    s = a + b;  // affecter le résultat de l'addition à la variable s

    cout << "La somme a+b vaut : " << s << endl;
    return 0;
}

Exécution

Tapez la valeur de a : 45
Tapez la valeur de b : 67
La somme a+b vaut : 112

Explications

Dans ce programme, on déclare 3 variables a, b et s. On demande à l'utilisateur du programme de taper la valeur de a puis la valeur de b. cout sert à l'affichage à l'écran et cin à la saisie au clavier. Le programme calcule ensuite dans la variable s la somme a+b. On affiche finalement la valeur de s.

Affectation à la déclaration

L'affectation à la déclaration d'une variable est appelée "déclaration avec initialisation", car est un cas particulier de l'affectation (en particulier avec les objets).

Exemple :

int a = 57;

Affectation en série

Le résultat d'une même expression peut être assigné à plusieurs variables sans la réévaluer, en une seule instruction :

identificateur2=identificateur1=expression

Par exemple :

a = b = 38 + t;

En fait, l'affectation retourne une valeur : celle affectée à la variable. L'exemple précédent est donc équivalent à :

a = (b = 38 + t);

L'opération se déroule de la manière suivante :

1. Le résultat de 38+t est calculé ;
2. Il est affecté à la variable b ;
3. Il est retourné par l'opérateur d'affectation ;
4. Cette valeur retournée est affectée à la variable a.

Remarque importante

Pour effectuer un test de comparaison, par exemple comparer a à 53, il ne faut pas écrire if(a=53) mais if(a==53) en utilisant 2 fois le symbole =. Une erreur classique !

Opérations arithmétiques

sur les entiers

On peut effectuer les opérations arithmétiques usuelles sur les entiers en utilisant les opérateurs +, -, / et *. Il faut juste avoir en tête que la division sur les entiers effectue une troncature (la partie décimale est perdue). Le modulo s'obtient en utilisant l'opérateur %. Ainsi a%b désigne le reste de la division de a par b. On peut utiliser les parenthèses pour fixer l'ordre d'évaluation des expressions. On peut aussi utiliser l'opérateur ++ pour incrémenter une variable de 1. L'opérateur --, quant à lui, décrémente une variable de 1.

sur les réels

Sur les réels, on utilise les opérateurs +, -, * et / pour effectuer les 4 opérations de base. Il faut avoir en tête que toute opération sur les réels est entâchée d'une minuscule erreur de calcul : il s'agit d'un arrondi sur le dernier bit. Si on effectue de nombreux calculs, cette erreur peut s'amplifier et devenir extrêmement grande.

Les fonctions mathématiques habituelles sont présentes dans la bibliothèque standard <cmath>.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a, b, M;

    cout << "Tapez la valeur de a : "; cin >> a;
    cout << "Tapez la valeur de b : "; cin >> b;

    M = (a+3) * (6+a) + (b-5) * 2;

    cout << "M vaut " << M << endl;

    return 0;
}

Exécution :

Tapez la valeur de a : 1
Tapez la valeur de b : 2
M vaut 22

Opérations binaires

Les opérations présentées dans cette section opèrent au niveau des bits.

Les décalages

Les décalages permettent de décaler vers la droite ou vers la gauche toute la représentation en binaire d'une valeur d'un certain nombre de bits.

Syntaxe	Sémantique
valeur << decalage	Décale la valeur de decalage bits vers la gauche.
valeur >> decalage	Décale la valeur de decalage bits vers la droite.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 5;
    int b;

    b = a << 3;
    cout<<"b vaut : "<<b<<endl;

    b = (a+1) << 3;
    cout<<"b vaut : "<<b<<endl;

    return 0;
}

Exécution

b vaut 40
b vaut 48

Le ET binaire

Syntaxe

exp1 & exp2

Sémantique

Le résultat est obtenu en faisant un ET logique sur chaque bit de la représentation de exp1 avec le bit correspondant de la représentation de exp2. Le ET logique a pour résultat 1 si les deux bits correspondants en entrée sont à 1 (pour 1-1), et sinon 0 (pour 0-1, 1-0 ou 0-0).

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 53;
    int b = 167;
    int c = a & b;
    cout << "c vaut " << c << endl;

    return 0;
}

Exécution

c vaut 37

Explications

 53 s'écrit en binaire 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0101
167 s'écrit en binaire 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 0111
ET binaire             0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0101
==> le résultat vaut 37 en décimal

Le OU binaire

Syntaxe

exp1 | exp2

Sémantique

Le résultat est obtenu en faisant un OU logique sur chaque bit de la représentation de exp1 avec le bit correspondant de la représentation de exp2. Le OU logique a pour résultat 1 si l'un des deux bits correspondant en entrée est à 1 (pour 1-1, 1-0 ou 0-1), et sinon 0 (pour 0-0).

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 53;
    int b = 167;
    int c = a | b;
    cout << "c vaut " << c << endl;

    return 0;
}

Exécution

c vaut 183

Explications

 53 s'écrit en binaire 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0101
167 s'écrit en binaire 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 0111
OU binaire             0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011 0111
==> le résultat vaut 183 en décimal

Le OU exclusif binaire

Syntaxe

exp1 ^ exp2

Sémantique

Le résultat est obtenu est faisant un OU exclusif sur chaque bit de la représentation de exp1 avec le bit correspondant de la représentation de exp2. Le OU exclusif logique a pour résultat 1 si les deux bits correspondant en entrée sont différents (pour 1-0 ou 0-1), et sinon 0 (pour 1-1 ou 0-0).

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 53;
    int b = 167;
    int c = a ^ b;
    cout << "c vaut " << c << endl;

    return 0;
}

Exécution

c vaut 146

Explications

 53 s'écrit en binaire  0000 0000 0000 00000 0000 0000 0011 0101
167 s'écrit en binaire  0000 0000 0000 00000 0000 0000 1010 0111
OU exclusif binaire     0000 0000 0000 00000 0000 0000 1001 0010
==> le résultat vaut 146 en décimal

Le NON binaire

Syntaxe

~exp

Sémantique

Le résultat est obtenu en inversant tous les bits de la représentation de exp. Le 1 devient 0 et vice versa.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 53;
    int b = ~a;
    cout << "b vaut " << b << endl;
    return 0;
}

Exécution

b vaut -54

Explications

53 s'écrit en binaire   0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0101
NON binaire             1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 1010
==> le résultat vaut -54 en décimal (signed int)
           ou 4294967242 (unsigned int)

Opérations booléennes

Comparaisons usuelles

Les comparaissons usuelles s'effectuent selon la syntaxe a symbole b, symbole désignant le test effectué :

• Le symbole > désigne le test strictement supérieur à.
• Le symbole >= désigne le test supérieur ou égal à.
• Le symbole < désigne le test strictement inférieur à.
• Le symbole <= désigne le test inférieur ou égal à.
• Le symbole == désigne le test d'égalité.
• Le symbole != désigne le test différent.

Le ET logique

Syntaxe

condition1 && condition2

Sémantique

Le ET logique est vrai si à la fois les condition1 et condition2 sont vraies . Il est faux dans le cas contraire.

Attention : condition2 est évalué uniquement si condition1 a la valeur true (différente de zéro). Cette évaluation élimine l’évaluation inutile de condition2 puisque l’expression estfalse de par le fait que condition1 est false. Il s’agit d' une évaluation de court-circuit .

Le OU logique

Syntaxe

condition1 || condition2

Sémantique

Le OU logique est vrai si au moins une des 2 conditions condition1 ou condition2 est vraie . Il est faux dans le cas contraire.

Attention : Le conditions2 est évalué uniquement si condition1 a la valeur false. . Il s’agit là aussi d' une évaluation de court-circuit .

Le NON logique

Syntaxe

!(condition)

Sémantique

Le NON logique inverse la valeur de condition: si condition vaut true le résultat vaut false. Si condition vaut false le résultat vaut true.

Exemples d'utilisation des opérateurs booléens

bool b;
int u = 18;
b = !( (u>20 || (u<0)));

b vaut true.

bool b = ! false ; // -> b vaut true
b = ! true ; // -> b vaut false

Affectation avec opérateur

Il existe toute une gamme d'opérateurs permettant d'effectuer une opération (une addition par exemple) avec le contenu d'une variable et de mettre le résultat dans cette même variable. Ainsi il sera plus pratique d'écrire b += a ; que d'écrire b = b + a ;.

Une opération du type

a opérateur= expression ;

équivaut à :

a = a opérateur (expression) ;

L'opérateur +=

Syntaxe

identificateur+=expression

Sémantique

Cet opérateur ajoute à la variable identificateur la valeur de expression et stocke le résultat dans la variable identificateur.

Exemple

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 80;
    int b = 70;
    b += a;
    cout << "La valeur de b est : " << b << endl;
    return 0;
}

Exécution

La valeur de b est 150

Autres opérateurs

Sur le même modèle, on peut utiliser les opérateurs suivants : -=, *=, /=, %=, >>=,<<=, &=, |= et ^=.

Priorité des opérateurs

Comme en mathématique, tous les opérateurs n'ont pas la même priorité.

Par exemple, l'expression 1+2*3 retournera la valeur 7 car l'opérateur * a une plus grande priorité et est évalué avant l'opérateur +. L'expression est donc équivalent à 1+(2*3).

Les parenthèses permettent de modifier les priorités en encadrant ce qu'il faut évaluer avant. Ainsi l'expression (1+2)*3 retournera la valeur 9.

La liste complète des opérateurs du C++

La liste ci-dessous présente les différents opérateurs du C++ avec leur associativité dans l'ordre de leur priorité (du premier évalué au dernier). Les opérateurs situés dans le même bloc ont la même priorité. Les opérateurs en rouge ne peuvent être surchargés.

Opérateurs	Description	Associativité
::	Sélection d'un membre d'un espace de nom, ou d'un membre statique d'une classe	de gauche à droite
() [] . ->	Parenthèses pour évaluer en priorité Tableau Sélection d'un membre par un identificateur (structures et objets) Sélection d'un membre par un pointeur (structures et objets)
++ -- + - !      ~ (type) * & sizeof new delete delete[]	Incrémentation post ou pré-fixée Opérateur moins unaire Non logique et NON logique bit à bit cast Déréférencement Référencement (adresse d'une variable) Taille d'une variable / d'un type Allocation mémoire Libération mémoire Libération mémoire d'un tableau	de droite à gauche
.* ->*	Déréférencement d'un pointeur de membre d'un objet Déréférencement d'un pointeur de membre d'un objet pointé	de gauche à droite
* / %	Multiplication, division, et modulo (reste d'une division)
+ -	Addition et soustraction
<< >>	Décalage de bits vers la droite ou vers la gauche
< <= > >=	Comparaison “ inférieur strictement ” et “ inférieur ou égal ” Comparaison “ supérieur strictement ” et “ supérieur ou égal ”
== !=	Condition “ égal ” et “ différent ”
&	ET logique bit à bit
^	OU exclusif bit à bit
|	OU logique bit à bit
&&	ET logique booléen
||	OU logique booléen
c?t:f	Opérateur ternaire de condition	de droite à gauche
= += -= *= /= %= <<= >>= &= ^= |=	Affectation Affectation avec somme ou soustraction Affectation avec multiplication, division ou modulo Affectation avec décalage de bits Affectation avec ET logique, OU logique ou OU exclusif bit à bit
,	Séquence d'expressions	de gauche à droite

Les entrées-sorties

Classes de gestion des flux

Les entrées et sorties sont gérées par deux classes définies dans le fichier d'en-tête <iostream> :

• ostream (Output stream) permet d'écrire des données vers la console, un fichier, ... Cette classe surdéfinit l'opérateur <<.
• istream (Input stream) permet de lire des données à partir de la console, d'un fichier, ... Cette classe surdéfinit l'opérateur >>.

Flux standards

Trois instances de ces classes représentent les flux standards :

• cout écrit vers la sortie standard,
• cerr écrit vers la sortie d'erreur,
• clog écrit vers la sortie technique,
• cin lit à partir de l'entrée standard (jusqu'au premier espace exclu, éventuellement). Demander un nombre et y entrer des lettres provoque une erreur.
• getline lit à partir de l'entrée standard (tout).

Ces objets sont définis dans l'espace de nom std.

Exemple

#include <iostream>

using namespace std;
 
int main()
{
    int n;
    cout << "Entrez un nombre positif : ";
    cin >> n;
    if (n<0) cerr << "Erreur: Le nombre " << n
                  << " n'est pas positif " << endl;
    else cout << "Vous avez entré " << n << endl;
    return 0;
}

Autres types de flux

Les instances des classes dérivées des classes istream et ostream sont également manipulés avec les opérateurs << et >>. Cependant, il ne faut pas oublier de les fermer en appelant la méthode close().

Note: Les noms de fichiers sont codés sur 8 bits sous Linux/Unix et sur 16 bits sur Windows, ce qui peut induire des problèmes de portabilité, le cas échéant.

Flux de fichier

La classe ifstream permet de lire à partir d'un fichier. Le constructeur a la syntaxe suivante :

ifstream(const char* filename, openmode mode=in)

Le paramètre mode peut être une combinaison des valeurs suivantes :

app

(append) Placer le curseur à la fin du fichier avant écriture.

ate

(at end) Placer le curseur à la fin du fichier.

binary

Ouvrir en mode binaire plutôt que texte.

in

Autoriser la lecture.

out

Autoriser l'écriture.

trunc

(truncate) Tronquer le fichier à une taille nulle.

Exemple 1 : lire un entier depuis un fichier

ifstream fichier("test.txt");
int a;
fichier >> a; // lire un entier
cout << "A = " << a;
fichier.close();

Exemple 2 : afficher tous les caractères d'un fichier

ifstream fichier("test.txt");
while (fichier.good())
    cout << (char) fichier.get();
fichier.close();

La classe ofstream permet d'écrire vers un fichier. Son constructeur a une syntaxe similaire :

ofstream(const char* filename, openmode mode=out|trunc)

Exemple :

ofstream fichier("test.txt");
fichier << setw(10) << a << endl;
fichier.close();

La classe fstream dérive de la classe iostream permettant à la fois la lecture et l'écriture. Cette dernière (iostream) dérive donc à la fois de la classe ostream et de la classe istream. Son constructeur a la syntaxe suivante :

fstream(const char* filename, openmode mode=in|out)

Exemple :

fstream fichier("test.txt");
fichier << setw(10) << a << endl;
fichier.seekg(0, ios_base::beg);
fichier >> b;
fichier.close();

Flux de chaîne de caractères

Ces flux permettent d'écrire pour produire une chaîne de caractères, ou de lire à partir d'une chaîne de caractères.

La classe istringstream dérivée de istream permet de lire à partir d'une chaîne de caractères, et possède deux constructeurs :

istringstream ( openmode mode = in );
istringstream ( const string & str, openmode mode = in );

Exemple :

int n, val;
string stringvalues;
stringvalues = "125 320 512 750 333";
istringstream iss (stringvalues, istringstream::in);

for (n = 0; n < 5; n++)
{
    iss >> val;
    cout << val << endl;
}

La classe ostringstream dérivée de ostream permet d'écrire pour créer une chaîne de caractères, et possède également deux constructeurs :

ostringstream ( openmode mode = out );
ostringstream ( const string & str, openmode mode = out );

Le second permet de spécifier le début de la chaîne de caractères produite.

La méthode str() retourne la chaîne de caractères produite.

Exemple :

ostringstream oss (ostringstream::out);
int a = 100;
oss << "Test d'écriture a=" << a << "\n";
cout << oss.str();

La classe stringstream dérivée de iostream permet d'écrire et lire, et possède deux constructeurs :

stringstream ( openmode mode = in | out );
stringstream ( const string & str, openmode mode = in | out );

Exemple :

int n, val;
stringstream ss (stringstream::in | stringstream::out);

// écriture
ss << "120 42 377 6 5 2000";

// lecture
for (int n = 0; n < 6; n++)
{
    ss >> val;
    cout << val << endl;
}

Manipulateurs

Le fichier d'en-tête <iomanip> définit des manipulateurs de flux tels que endl, hex. Ces manipulateurs modifient la façon d'écrire ou lire les données qui suivent celui-ci.

Manipulateur endl

Ce manipulateur écrit un retour à la ligne dans le flux, quel qu'il soit (\r\n pour Windows, \n pour Unix/Linux, \r pour Mac, ...). Il est donc conseillé de l'utiliser au lieu du/des caractère(s) correspondant(s), si la portabilité de votre application joue un rôle important.

Exemple:

cout << "Une première ligne" << endl << "Une deuxième ligne" << endl;

N.B.: Certains compilateurs C++ (notamment Visual C++) ne supporte pas que le manipulateur endl soit suivi d'autres données à écrire. Dans ce cas, il faut écrire les données suivantes dans une nouvelle instruction :

cout << "Une première ligne" << endl;
cout << "Une deuxième ligne" << endl;

Manipulateur hex

Ce manipulateur indique que les prochains entiers sont à lire ou écrire en base hexadécimale.

Manipulateur dec

Ce manipulateur indique que les prochains entiers sont à lire ou écrire en base décimale.

Manipulateur setbase(base)

Les 2 manipulateurs précédents sont des alias de celui-ci, qui permet de spécifier la base des prochains entiers à lire ou écrire.

Exemple :

int a = 200; // 200 en décimal

cout << "Valeur de a en base 16 = " << setbase(16) << a << endl;
// affiche:  Valeur de a en base 16 = C8

cout << "Valeur de a en base 10 = " << setbase(10) << a << endl;
// affiche:  Valeur de a en base 10 = 200

cout << "Valeur de a en base 8 = " << setbase(8) << a << endl;
// affiche:  Valeur de a en base 8 = 310

Manipulateur setw(width)

Ce manipulateur indique que les prochaines données doivent être écrites sur le nombre de caractères indiqué, en ajoutant des caractères espaces avant.

Exemple :

int a = 11;
cout << "Valeur de a = " << setw(5) << a << endl;

Ce code affiche :

Valeur de a =    11

Manipulateur setfill(char)

Ce manipulateur modifie le caractère utilisé pour compléter les données utilisant le manipulateur setw.

Exemple :

int a = 11;
cout << "Valeur de a = " << setfill('x') << setw(5) << a << endl;

Ce code affiche :

Valeur de a = xxx11

Manipulateur setprecision(digits)

Ce manipulateur spécifie que les prochains nombres à virgule flottante doivent être écrits avec la précision donnée. La précision donne le nombre maximum de chiffres à écrire (avant et après la virgule).

Exemple :

double f = 3.14159;
cout << setprecision (5) << f << endl;
cout << setprecision (9) << f << endl;

Ce code affiche :

3.1416
3.14159

Manipulateurs setiosflags et resetiosflags

Le manipulateur setiosflags (resp. resetiosflags) active (resp. désactive) des options de format des données.

Ces deux manipulateurs possèdent un argument dont le type est défini par l'énumération ios_base::fmtflags. Cet argument peut être :

ios_base::boolalpha

Écrire/lire les données de type bool sous forme textuelle, càd true ou false.

ios_base::oct

Écrire/lire les entiers en base octale (base 8).

ios_base::dec

Écrire/lire les entiers en base décimale (base 10).

ios_base::hex

Écrire/lire les entiers en base hexadécimale (base 16).

ios_base::showbase

Faire précéder les entiers par leur base.

ios_base::showpos

Faire précéder les nombres positifs du signe plus ( + ).

ios_base::showpoint

Toujours écrire la virgule des nombres réels.

ios_base::fixed

Écrire les nombres réels avec une virgule fixe.

ios_base::scientific

Écrire les nombres réels sous forme scientifique.

ios_base::left

Aligner les donnés à gauche (setw).

ios_base::right

Aligner les donnés à droite (setw).

ios_base::internal

Aligner les donnés en remplissant à une position interne (setw).

ios_base::skipws

Ignorer les caractères blancs avant de lire les données.

ios_base::unitbuf

Vider le buffer de sortie à chaque écriture.

ios_base::uppercase

Écrire les données en majuscules.

Cette section est vide, pas assez détaillée ou incomplète.

Les pointeurs

Introduction

Une variable correspond à un emplacement en mémoire (adresse) où se trouve une valeur. Toute variable a permet d'accéder :

• à sa valeur en lecture et en écriture :

int a;
a = 10;                   // écriture de la valeur de a
cout << "A vaut " << a ;  // lecture de la valeur de a

• à son adresse en lecture seulement car l'adresse (l'emplacement mémoire) est choisie par le système :

cout << "L'adresse de A est " << &a ;  // lecture de l'adresse de a

Un pointeur désigne un type particulier de variable dont la valeur est une adresse. Un pointeur permet donc de contourner la restriction sur le choix de l'adresse d'une variable, et permet essentiellement d'utiliser la mémoire allouée dynamiquement.

Il est utilisé lorsque l'on veut manipuler les données stockées à cette adresse. C'est donc un moyen indirect de construire et de manipuler des données souvent très complexes.

Déclaration

type* identificateur;

La variable identificateur est un pointeur vers une valeur de type type.

L'opérateur &

C'est l'opérateur d'indirection. Il permet d'obtenir l'adresse d'une variable, c'est-à-dire un pointeur vers cette variable.

&identificateur // permet d'obtenir l'adresse mémoire de la variable identificateur

Il renvoie en réalité une adresse mémoire, l'adresse où est stockée physiquement la variable identificateur.

L'opérateur *

*variable

C'est l'opérateur de déréférencement. Il permet d'obtenir et donc de manipuler les données pointées par la variable variable. Ainsi *pointeur permet d'accéder à la valeur pointée par pointeur en lecture et en écriture.

Comparaison avec une variable classique

int a;
int* pA;
pA = &a; // l'adresse de a est stockée dans pA

écriture de la valeur de a	a = 10;	*pA = 10;
lecture de la valeur de a	cout << "A vaut " << a ;	cout << "A vaut " << *pA ;
lecture de l'adresse de a	cout << "L'adresse de A est " << &a ;	cout << "L'adresse de A est " << pA ;

Le pointeur pA peut par la suite pointer l'adresse d'une autre variable, où bien pointer l'adresse d'un bloc de mémoire alloué dynamiquement.

Exemple de programme

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a, b, c;
    int *x, *y;

    a = 98;
    x = &a;
    c = *x + 5;
    y = &b;
    *y = a + 10;

    cout << "La variable b vaut : " << b << endl;
    cout << "La variable c vaut : " << c << endl;

    return 0;
}

Exécution

La variable b vaut 108
La variable c vaut 103

Explications

• Dans ce programme, on déclare 3 variables a, b et c. On déclare ensuite 2 pointeurs vers des entiers x et y.
• a est initialisé à 98.
• x=&a; permet de mettre dans x l'adresse de a. x est désormais un pointeur vers a.
• *x est la variable pointée par x, c'est-à-dire a, qui vaut donc 98 après évaluation.

c=*x+5; permet donc de transférer 98+5 donc 103 dans la variable c.

• y=&b; permet de mettre dans la variable y l'adresse de la variable b. y est désormais un pointeur vers b.
  

a+10 vaut 98+10 donc 108.

• *y=a+10; permet de transférer dans la variable pointée par y la valeur de a+10, c'est-à-dire 108. On stocke donc 108 dans b, de manière indirecte via le pointeur y.
• on affiche ensuite les valeurs de b et c c'est-à-dire respectivement 108 et 103.

Opérations arithmétiques sur les pointeurs

Hormis l'opérateur de déréférencement, les pointeurs peuvent être utilisés avec l'opérateur d'addition ( + ). L'addition d'un pointeur avec une valeur entière permet d'avancer ou reculer le pointeur du nombre d'éléments indiqué.

Exemple 1

char* ptr="Pointeur";  // ptr pointe le premier caractère de la chaîne de caractères

cout << ptr << endl;   // affiche "Pointeur"

ptr = ptr+3;
cout << ptr << endl;   // affiche "nteur"

cout << ++ptr << endl;   // affiche "teur"
cout << --ptr << endl;   // affiche "nteur"

Comme l'exemple précédent le montre, il est également possible d'utiliser les opérateurs d'incrémentation et de décrémentation.

Exemple 2

int premiers[] = { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17 };
int* ptr = premiers; // pointe le premier élément du tableau

cout << hex << ptr << endl;  // affiche l'adresse pointée (par exemple 01C23004)  
cout << *ptr << endl;     // affiche "2"
cout << *(ptr+5) << endl; // affiche "13"

ptr=&premiers[3]; // pointe le 4e élément (index 3)
cout << hex << ptr << endl;  // affiche l'adresse pointée (par exemple 01C23018)
cout << *ptr << endl;     // affiche "7"
cout << *(ptr-1) << endl; // affiche "5"

Dans l'exemple 2, la différence d'adresse est de 20 octets (5 * sizeof(int)). Cela montre que l'adresse contenue dans le pointeur est toujours incrémentée ou décrémentée d'un multiple de la taille d'un élément (sizeof *ptr).

Opération utilisant deux pointeurs

La seule opération valable (ayant un sens) utilisant deux pointeurs de même type est la soustraction ( - ) donnant le nombre d'éléments entre les deux adresses. Elle n'a de sens que si les deux pointeurs pointent dans le même tableau d'éléments.

Exemple :

char str[]="Message où rechercher des caractères.";
char *p1 = strchr(str,'a'); // recherche le caractère 'a' dans str
char *p2 = strchr(str,'è'); // recherche le caractère 'è' dans str

cout << "Nombre de caractères de 'a' à 'è' = " << (p2-p1) << endl;
// affiche :   Nombre de caractères de 'a' à 'è' = 28

Pointeur constant et pointeur vers valeur constante

Il ne faut pas confondre un pointeur constant (qui ne peut pointer ailleurs) avec un pointeur vers une valeur constante (l'adresse contenue dans le pointeur peut être modifiée mais pas la valeur pointée).

Dans les 2 cas le mot clé const est utilisé, mais à 2 endroits différents dans le type de la variable.

Pointeur vers une valeur constante

Le mot-clé const placé avant le type du pointeur permet d'empêcher la modification de la valeur pointée.

Exemple:

const char* msg = "essai constant";

*msg = 'E'; // <- Interdit, la valeur pointée ne peut être modifiée

msg = "Test"; // OK -> le pointeur contient l'adresse de "Test"

Pointeur constant

Le mot-clé const placé entre le type du pointeur et le nom de la variable permet d'empêcher la modification du pointeur lui-même (l'adresse).

Exemple:

char* const msg = "essai constant";

msg = "Test"; // <- Interdit (erreur de compilation),
              //    ne peut pointer la chaîne "Test"
 
*msg = 'E';   // OK -> "Essai constant"

Pointeur constant vers une valeur constante

Le mot-clé const apparaissant aux 2 endroits empêche à la fois la modification du pointeur lui-même et celle de la valeur pointée.

Exemple:

const char* const msg = "essai constant";

msg = "Test"; // <- Interdit (erreur de compilation),
              //    ne peut pointer la chaîne "Test"

*msg = 'E';   // <- Interdit, la valeur pointée ne peut être modifiée

Position du mot clé const

Une méthode simple a été proposée par Dan Sacks pour déterminer si c'est la valeur pointée ou le pointeur lui-même qui est constant. Elle se résume en une seule phrase mais n'a jamais été intégrée dans les compilateurs :

"const s'applique toujours à ce qui le précède".

Par conséquent, une déclaration ne commencera jamais par const qui ne serait précédé de rien et qui ne pourrait donc s'appliquer à rien. En effet, les deux déclarations suivantes sont strictement équivalentes en C++ :

const char * msg;  // déclaration habituelle
char const * msg;  // déclaration Sacks

Cette méthode peut s'avérer précieuse dans le cas de déclarations plus complexes :

int const ** const *ptr;  // ptr est un pointeur vers un pointeur constant de pointeur d'entier constant :
                          // *ptr et ***ptr ne peuvent être modifiés

Voir aussi

• Exercices

Les pointeurs/Exercices

Exercices

Exercice 1

Écrire une fonction swap qui a comme paramètres deux pointeurs vers des entiers et qui échange le contenu des deux entiers pointés. Tester cette fonction en écrivant un programme qui échange le contenu de deux entiers a et b en appelant cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation des pointeurs.
• Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int swap(int *pa, int *pb)
{
    int tmp;
    tmp = *pa;
    *pa = *pb;
    *pb = tmp;
    return 0;
}

int main()
{
    int a, b;
    cout << "Saisissez un entier : ";
    cin >> a;
    cout << "Saisissez un autre entier : ";
    cin >> b;
    cout << "Vous avez saisi : " << a << " " << b << endl;
    swap(&a, &b);
    cout << "Après swap : " << a << " " << b << endl;
    return 0;
}

Exercice 2

Écrire une fonction qui a comme paramètres un tableau d'entiers de taille quelconque, la taille du tableau, et 2 pointeurs vers des entiers min et max. La fonction doit renvoyer dans les entiers pointés par min et max respectivement les plus petits et les plus grands entiers du tableau.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation des pointeurs.
• Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int minmax(int *p, int n, int *pmin, int *pmax)
{
    int *i(0);
    *pmin=*p;
    *pmax=*p;

    for (i=p ; i<p+n ; i++)
    {
        if (*i < *pmin) *pmin = *i;
        if (*i > *pmax) *pmax = *i;
    }
    return 0;	
}

int main()
{
    int tn[] = { 12, 23, 36, 5, 46, 9, 25 };
    int min, max, r;

    r = minmax(tn, sizeof(tn)/sizeof(int), &min, &max);
    cout << "Min, Max : " << min << " " << max << endl;
    return 0;
}

Exercice 3

Écrire une fonction qui a en paramètre une chaîne de caractères et qui renvoie par un return le nombre d'occurrences de la lettre 'A'. Cette fonction devra parcourir la chaîne en utilisant un pointeur. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation des pointeurs.
• Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int nba(char *p)
{
    int n=0;
    while (*p != '\0')
    {
        if (*p =='A') n++;
        p++;
    }
    return n;
}

int main()
{
    char ss[50];
    cout << "Saisissez une chaine de caractères : " << endl;
    cin.getline(ss, 50);
    cout << "Vous avez saisi : " << ss << endl;
    cout << "La chaine comporte " << nba(ss) << " A." << endl;
    return 0;
}

Exercice 4

Écrire une fonction qui a comme prototype copy(char * ch1, char * & ch2). Cette fonction a comme paramètre en entrée une chaîne de caractères ch1 et une référence vers un pointeur ch2. Avant l'appel ch2 est un pointeur non initialisé. Après l'appel, ch2 pointe vers un nouveau tableau de char qui contient une copie de la chaîne ch1. Ce nouveau tableau de char aura la taille minimale nécessaire. Tester cette fonction.

Exercice 5

Réécrire la fonction du 5 et le programme principal mais cette fois-ci le pointeur ch2 sera non plus passé par référence mais par pointeur. La fonction copy aura donc comme prototype :

copy(char * ch1, char * * ch2)

Exercices 6

On veut écrire un programme qui permet de gérer une liste de notes grâce à un tableau de taille variable. Une note sera définie par un nom (chaîne de 9 caractères utiles), un prénom (chaîne de 9 caractères utiles) et une valeur (un réel). Notre structure listeNotes (qui contient une liste de notes) sera caractérisée par un pointeur vers une note qui sera en fait un tableau de taille variable de notes, un entier nbmax qui sera la taille réelle du tableau, par un entier nb qui sera le nombre d'éléments contenus dans la liste et un entier inc qui sera la taille initiale du tableau. Au départ, le tableau fait inc cases et la liste et vide. On peut alors rajouter des éléments dans la liste. Lorsque le tableau devient trop petit, on augmente la taille du tableau de inc cases. Pour cela , il faudra réallouer de la place pour un nouveau tableau de notes plus grand que l'ancien. Il faudra ensuite copier les notes de l'ancien tableau dans le nouveau, détruire l'ancien tableau et faire pointer le tableau de notes de notre vers notre nouveau tableau. Notre tableau verra donc sa taille augmenter de inc cases à la fois au fur et à mesure des besoins. Lorsqu'on supprimera des notes dans le tableau et dès qu'il y aura inc cases de vide dans le tableau on réduira de la même manière la taille du tableau. Notre nouvelle structure listeNotes aura une gestion de la mémoire nettement meilleure qu'avec un tableau statique.

Notre liste de notes sera gérée par le menu suivant :

1. Ajouter une note.
2. Afficher une liste de notes.
3. Supprimer une note en tapant son nom et son prénom.
4. Afficher la moyenne des notes.
5. Quitter.

Il faudra veiller à ce qu'il n'y ait pas 2 notes avec le même nom et le même prénom dans la liste et il faudra trier la liste de notes d'abord par rapport au nom, ensuite par rapport au prénom au fur et à mesure des ajouts et des suppressions de notes. On veillera à bien décomposer ce problème en différents modules et à mener une réflexion sur les fonctions nécessaires dans chaque module.

Les références

Présentation des références

Une référence peut être vue comme un alias d'une variable. C'est-à-dire qu'utiliser la variable, ou une référence à cette variable est équivalent. Ce qui signifie que l'on peut modifier le contenu de la variable en utilisant une référence.

Une référence ne peut être initialisée qu'une seule fois : à la déclaration. Toute autre affectation modifie en fait la variable référencée. Une référence ne peut donc référencer qu'une seule variable tout au long de sa durée de vie.

Déclaration

La déclaration d'une variable de type référence doit inclure son initialisation :

type& identificateur=variable;   // Syntaxe d'initialisation des variables
// ou (strictement équivalent)
type& identificateur(variable);  // Syntaxe d'initialisation des objets

Un paramètre de méthode ou de fonction de type référence est initialisé lors de l'appel à celle-ci :

type_retour nomFonctionOuMethode(type& identificateur)
{
	// ...
}

// ...
nomFonctionOuMethode(variable);

Sémantique

La variable identificateur est une référence vers la variable variable. La variable variable doit être de type type.

Exemple de programme

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 98,
        b = 78,
        c;

    int &x = a;
    c = x + 5;  // équivaut à :  c = a + 5;

    int &y = b;
    y = a + 10; // équivaut à :  b = a + 10;

    cout << "La variable b vaut : " << b << endl;
    cout << "La variable c vaut : " << c << endl;

    return 0;
}

Exécution

La variable b vaut : 108
La variable c vaut : 103

Explications

• Dans ce programme, on définit 3 variables entières a, b et c et on initialise a à 98 et b à 78.
• int &x=a; permet de déclarer une référence x vers la variable a. x+5 vaut donc la même chose que a+5 donc 103.
• c=x+5; permet donc de transférer 103 dans la variable c.
• int &y=b; permet de déclarer une référence y vers la variable b. a+10 vaut 98+10 donc 108.
• y=a+10; permet de transférer 108 dans la variable b.
• on affiche ensuite b et c c'est-à-dire respectivement 108 et 103.

Pourquoi utiliser une référence ?

C'est la question qui peut se poser en regardant l'exemple ci-dessous, où il serait plus clair d'utiliser directement des variables.

Les références sont principalement utilisées pour passer des paramètres aux fonctions. Voir le chapitre sur les fonctions, section « passage de paramètres par référence ».

Les références constantes sont également utilisées pour référencer des résultats de retour de fonctions afin d'éviter les copies. C'est particulièrement indiqué dans le cas d'objets retournés par des fonctions. Dans ce cas, la valeur ou objet temporaire retourné a une durée de vie aussi longue que la référence.

Exemple :

class Retour
{
public:
	void g() const {}
};

Retour f() { return Retour(); }

int main(int argc, char *argv[])
{
	const Retour &retour = f();
	retour.g();
	return 0;
}

Les références et leur lien avec les pointeurs

Une référence est un pointeur que l'on ne peut pas réaffecter (car le compilateur l'interdit), qui se déréférence automatiquement (à l'inverse d'un pointeur pour lequel on doit utiliser l'opérateur d'indirection), et dont à l'inverse d'un pointeur on ne peut connaître l'adresse car le compilateur ne le permet pas. En effet, si v est une référence alors &v donnera l'adresse de l'objet référencé par v, et non l'adresse de la case mémoire où est stockée la référence.

Exercices

Exercice 1

Faites une fonction dont la déclaration sera void échanger(int & a, int & b) qui devra échanger les deux valeurs.

Solution

void échanger(int & a, int & b)
{
    int c = a;
    a = b;
    b = c;
}

Exercice 2

Faites une fonction pour calculer la factorielle d'un nombre. Sa déclaration sera int fact(int & n). La fonction sera récursive et la valeur de retour sera n. En cas de problèmes, consulter l'Aide 1.

Aide 1

La factorielle (notée "!") est une fonction mathématique.
Voici quelques exemple :
4! = 4 x 3 x 2 x 1 = 24
3! = 3 x 2 x 1 = 6
2! = 2 x 1 = 2
1! = 1
Notez que :
4! = 4 x 3!
3! = 3 x 2!
2! = 2 x 1! = 2 x 1
D'où :
!n = n x !(n-1) si n > 1

Solution

Voici un exemple de fonction récursive qui ne répond pas à la consigne d'avoir une déclaration int factorielle (int & n) et qui par conséquent ne peut être qualifiée de solution à l'exercice 2 :

#include <iostream>
using namespace std;
int factorielle(int n)
{
    if(n == 1) return 1;
    return n * factorielle(n-1);
}
int main(void)
{
    int y = factorielle(2);
    cout << "résultat : " << y << endl;
}

Une autre solution est (mais la fonction retourne factoriel n, pas n) :

#include <iostream>
using namespace std;
int factorielle(int& n)
{
	if(n == 1) return 1;
	n--;
	return (n+1) * factorielle(n);
}
int main(void)
{
	int n = 2;
	int y = factorielle(n);
	cout << "résultat : " << y << endl;
}

Une autre solution :

#include <iostream>

int fact(int & n)
{
	if (n == 0)
	{
		n = 1;
		return 0;
	}
	else if (n == 1) return 1;
	else
	{
		int t = n-1;
		int retVal = fact(t);
		n = t * n;
		return n/t;
	}
}
main()
{
	int v = 4;
	int res = fact(v);
	std::cout << res << " et sa factorielle :" << v << std::endl;
}

Tests

Test 1

Indiquez si la syntaxe est correcte ou non.

Cas 1

int b = n;
int & ref = b;

Cas 2

int x = 5;
int & var = x;

Cas 3

int n = 2;
int & ref = n;
if (*(ref) == 2) ref++; //ceci provoque une erreur car ref n'est pas un pointeur

Cas 4

#include <iostream>
using namespace std;
void afficher_par_reference(int & a)
{
	cout << a << endl;
}

Cas 5

int b = 2;
int ref& = b;

Solution

Solutions

1. vrai
2. vrai
3. faux
4. vrai
5. faux

Test 2

Dans ces exemples, trouvez ce que le programme va afficher.

Cas 1

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int b = 2;
	int a = 4;
	int & ref1 = b;
	int & ref2 = a;
	ref2 += ref1;
	ref1 -= ref2;
	cout << ref2 << " " << ref1 << endl;
}

Solution

6 -4

Les tableaux

Les tableaux à une dimension

Les tableaux sont des structures de données constituées d'un certain nombre d'éléments de même type. On peut accéder directement à un élément du tableau en indiquant son indice entre crochets (indice de 0 à nombre_d_éléments-1).

Les tableaux statiques

Syntaxe

type identificateur[taille];

Sémantique

identificateur est un tableau de taille éléments de type type. taille est obligatoirement une valeur constante. La taille du tableau est donc figée une fois pour toute et ne peut pas être modifiée en cours d'exécution.

Pour désigner la i-ième case de tableau, on écrit

identificateur[i]

où i est un entier quelconque. Les cases sont numérotées à partir de 0 : les valeurs possibles de i vont donc de 0 à taille-1.

Pointeurs et tableaux

Il existe un lien entre les pointeurs et les tableaux : identificateur est en fait un pointeur constant vers un élément de type type, pointant le premier élément du tableau, en d'autres termes le nom d'un tableau est un pointeur constant sur le premier élément du tableau.

Exemple

#include <iostream>


using namespace std;

int main()
{
  int i;

  int const tailleTableau(10); //taille du tableau
  int tableau[tailleTableau]; //déclaration du tableau

  for (int i(0); i<tailleTableau; i++ )
  {
      tableau[i]=i*i;
      cout<<"Le tableau ["<<i<<"] contient la valeur "<<tableau[i]<<endl;
  }

   return 0;
}

Exécution

Le tableau [0] contient la valeur 0

Le tableau [1] contient la valeur 1

Le tableau [2] contient la valeur 4

Le tableau [3] contient la valeur 9

Le tableau [4] contient la valeur 16

Le tableau [5] contient la valeur 25

Le tableau [6] contient la valeur 36

Le tableau [7] contient la valeur 49

Le tableau [8] contient la valeur 64

Le tableau [9] contient la valeur 81

Les tableaux dynamiques

Un tableau dynamique est un tableau dont le nombre de cases peut varier au cours de l'exécution du programme. Il permet d'ajuster la taille du tableau au besoin du programmeur.

L'opérateur new

Syntaxe :

pointeur=new type[taille];

L'opérateur new[] permet d'allouer une zone mémoire pouvant stocker taille éléments de type type, et retourne l'adresse de cette zone. Le paramètre taille est un entier qui peut être quelconque (variable, constante, expression). new renverra un pointeur vers un type. La variable pointeur est donc du type type *. Les cases du tableau seront numérotées de 0 à taille-1 et on y accédera comme un tableau statique. S'il n'y a pas assez de mémoire disponible, new renvoie le pointeur NULL.

L'opérateur delete[]

Syntaxe :

delete[] pointeur;

Cette utilisation de delete[] permet de détruire un tableau précédemment alloué grâce à new[].

N'oubliez surtout pas les crochets juste après delete, sinon le tableau ne sera pas correctement libéré.

Le programmeur en C++ doit gérer la destruction effective des tableaux qu'il a créé dynamiquement.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i, taille;

    cout << "Tapez la valeur de taille : ";
    cin >> taille;
    int *t;
    t = new int[taille];

    for (i = 0; i < taille; i++)
        t[i] = i * i;

    for (i = 0; i < taille; i++)
       cout << t[i] << endl;
    delete[] t;

    return 0;
}

Exécution 1

Tapez la valeur de taille : 4
0 

1 

4 

9 

Exécution 2

Tapez la valeur de taille : 6
0
1
4
9
16
25

Tableaux multidimensionnels

Un tableau peut avoir plus d'une dimension (matrice 2D, matrice 3D, ..). Par contre, on ne peut pas utiliser l'expression suivante pour l'allocation dynamique de tableaux à plusieurs dimensions:

pointeur=new type[taille1][taille2]...;

L'allocation dynamique de tableaux à deux dimensions est expliquée ci-dessous.

Les vectors

Les vectors (vecteur en français) sont un type de tableaux dynamiques très puissants qui suivent la syntaxe suivante :

vector<type> nom(taille);

Par exemple, un tableau dynamique constitué de 5 entiers et nommé « tableau_nombre_entiers » sera défini de la sorte :

vector<int> tableau_nombres_entiers(5);

Mais on peut bien sûr définir un tableau qui ne comporte aucune taille, ce qui est bien utile pour un tableau... dynamique !

vector<int> tableau_nombres;

Pour accéder aux valeurs d'un vector, on procède la même manière que pour tous les tableaux, par exemple :

tableau_nombres_entiers[0] = 0;
tableau_nombres_entiers[1] = 2;
...

Mais on peut également affecter à tout le vector une même valeur en l'indiquant juste après la taille avec une virgule. Exemple :

#include <iostream>
#include <string> //ATTENTION : PENSER À INCLURE "STRING"

using namespace std;

vector<int> tableau_nombre_entiers(5, 10); //Ce tableau est composé de 5 nombres entiers qui sont tous égaux à 10
vector<string> tableau_lettres(4, "bonjour !"); //Ce tableau est composé de 4 chaînes de caratères qui sont égales à « bonjour ! »

Cela signifie que tableau_nombre_entiers[0]=tableau_nombre_entiers[1]=tableau_nombre_entiers[2]=tableau_nombre_entiers[3]=tableau_nombre_entiers[4]=10 ; et de même tableau_lettres[0]=tableau_lettres[1]=tableau_lettres[2]=tableau_lettres[3]="bonjour !".

Comme on le sait, les vectors sont des tableaux dynamiques, ainsi peuvent-ils s'agrandir ou se rétrécir. Pour ajouter une case supplémentaire au tableau, il suffit de faire appel à la fonction push_back() :

vector<int> tableau_entiers;
tableau_entiers.push_back(7); //On ajoute une première case au tableau qui comporte le nombre 7
tableau_entiers.push_back(18); //On ajoute une deuxième case au tableau qui comporte le nombre 18
...

À l'inverse, pour supprimer une case, on utilise la fonction pop_back() :

vector<int> tableau_entiers(10); //Un tableau dynamique d'entiers à 10 cases
tableau_entiers.pop_back(); //Plus que 9 cases
tableau_entiers.pop_back(); //Plus que 8 cases
...

Enfin, pour récupérer la taille du vector, on utilise la fonction size() :

vector<int> tableau_entiers(5); //Un tableau de 5 entiers
int taille = tableau_entiers.size(); //'taille' a pour valeur 5

Parcours d'un tableau

Le parcours des éléments d'un tableau se fait généralement avec une boucle for (on peut aussi utiliser while ou do...while). Exemple :

int nombres[10] = { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29 };
for (int i = 0; i < 10; i++)  // i va de 0 à 9 inclus
    cout << "nombres [ " << i << " ] = " << nombres[i] << endl;

Les éléments d'un tableau sont stockés dans des zones contigües. Il est donc possible d'utiliser un pointeur pour parcourir un tableau :

int nombres[10] = { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29 };
int *p = nombres;
for (int i = 0; i < 10; i++, p++)
    cout << "Nombre : " << *p << endl;

Initialement le pointeur p pointe le premier élément du tableau. L'instruction p++ dans la boucle for incrémente le pointeur, c'est-à-dire qu'il passe à l'élément suivant. L'adresse contenue dans le pointeur n'augmente pas de 1, mais de la taille de l'élément pointé (ici int, soit 4 octets en général).

Les tableaux à deux dimensions

Statiques

• Syntaxe
  

type identificateur[taille_i][taille_j];

• Sémantique :
  

identificateur est un tableau de taille_i sur taille_j cases. Pour chaque case i choisie, il y a taille_j cases disponibles. Les taille_i et taille_j ne peuvent changer au cours du programme. Pour le faire, il faut utiliser les tableaux dynamiques.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  int t[10][5];
  
  for (int i = 0; i < 10; i++)
    for (int j = 0; j < 5; j++)
      t[i][j] = i * j;
  
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    for (int j = 0; j < 5; ++j){
     cout << t[i][j] << " ";
     }
    cout << endl;
  }
     
  return 0;
}

Exécution

0 0 0  0  0
0 1 2  3  4
0 2 4  6  8
0 3 6  9  12
0 4 8  12 16
0 5 10 15 20
0 6 12 18 24
0 7 14 21 28
0 8 16 24 32
0 9 18 27 36

Dynamiques

Exemple

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;

int **t;
int nColonnes;
int nLignes;
 
void Free_Tab();  // Libérer l'espace mémoire;
 
int main(){
 
  cout << "Nombre de colonnes : ";  cin >> nColonnes;
  cout << "Nombre de lignes : ";  cin >> nLignes;
 
  /* Allocation dynamique */
  t = new int* [ nLignes ];
  for (int i=0; i < nLignes; i++)
    t[i] = new int[ nColonnes ];
 
  /* Initialisation */
  for (int i=0; i < nLignes; i++)
    for (int j=0; j < nColonnes; j++)
      t[i][j] = i*j;
 
  /* Affichage */
  for (int i=0; i < nLignes; i++) {
 
    for (int j=0; j < nColonnes; j++)
      cout << t[i][j] << " ";
    cout << std::endl;
  }
 
  Free_Tab();
  system("pause>nul");
  return 0;
}
 
void Free_Tab(){
 
  for (int i=0; i < nLignes; i++)
    delete[] t[i];
  delete[] t;
}

Exécution 1

Nombre de colonnes : 6
Nombre de lignes : 3
0 0 0 0 0 0
0 1 2 3 4 5
0 2 4 6 8 10

Exécution 2

Tapez la valeur de taille_i : 8
Tapez la valeur de taille_j : 2
0 0
0 1
0 2
0 3
0 4
0 5
0 6
0 7

Les tableaux de caractères

Un tableau de caractères constitue une chaîne de caractères. Exemple avec des caractères de huit bits:

char chaine[20] = "BONJOUR";

Les tableaux de char

Un tableau de char constitue une chaîne de caractères. Exemple :

char chaine[20] = "BONJOUR";

La variable chaine peut stocker jusqu'à 20 caractères, et contient les caractères suivants :

'B','O','N','J','O','U','R','\0'

Le dernier caractère est nul pour indiquer la fin de la chaîne de caractères. Il est donc important de prévoir son stockage dans le tableau. Dans cet exemple, 8 caractères sont donc nécessaires.

L'exemple précédent équivaut à :

char chaine[20] = {'B','O','N','J','O','U','R','\0'};

Si la chaîne est initialisée à la déclaration, on peut également laisser le compilateur détecter le nombre de caractères nécessaires, en omettant la dimension :

char chaine[] = "BONJOUR"; // tableau de 8 caractères

Dans ce cas la variable ne pourra stocker que des chaînes de taille inférieure ou égale à celle d'initialisation.

Les fonctions de manipulation de chaîne de caractères sont les mêmes que dans le langage C. Elles portent un nom commençant par str (String) :

int strlen(const char* source)

Retourne la longueur de la chaîne source (sans le caractère nul final).

void strcpy(char* dest, const char* source)

Copie la chaîne source dans le tableau pointé par dest.

Les tableaux de char16_t and char32_t

À partir de C++11 (C++ norme de 2011) trois types de chaînes de caractères sont prise en charge: UTF-8, UTF-16, et UTF-32. Le type char conserve ses unités de codage de huit bits pour le codage des caractères Unicode via UTF-8, les nouveaux types char16_t et char32_t sont des unités de codage de seize ou trente-deux bits pour le codage des caractères Unicode via UTF-16 ou UTF-32.

Ces types sont standard à partir de C++2011 mais n'existent pas sur des compilateurs plus anciens, ni même sur les compilateur C-2011.

Il est également possible de les initialiser avec des littéraux, selon le cas:

u8"I'm a UTF-8 string."
u"This is a UTF-16 string."
U"This is a UTF-32 string."

Les tableaux de wchar_t

Les compilateurs moderne permettent de faire des chaînes de wchar_t (16 bits ou 32 bits) au lieu de char (8 bits). Ceci a été fait pour permettre de représenter une plus grande partie des caractères Unicode, même si on peut représenter l'ensemble de ces caractères en UTF-8.

Dans ce cas, il faut précéder les caractères par L :

wchar_t chaine[20] = L"BONJOUR";

Equivaut à :

wchar_t chaine[20] = {L'B',L'O',L'N',L'J',L'O',L'U',L'R',L'\0'};

Les fonctions permettant leur manipulation portent un nom similaire, excepté que str doit être remplacé par wcs (Wide Character String) :

• int wcslen(const wchar_t* source)
• wcscpy(wchar_t* dest, const wchar_t* source)

Portabilité

Certains environnements de développement (Visual C++ en particulier) considèrent Unicode comme une option de compilation. Cette option de compilation définit alors le type TCHAR comme char (option legacy) ou wchar_t (option unicode), selon l'option Unicode. Les constantes sont alors à encadrer par la macro _T(x) qui ajoutera L si nécessaire :

TCHAR chaine1[20] = _T("BONJOUR");
TCHAR chaine2[20] =
{_T('B'),_T('O'),_T('N'),_T('J'),_T('O'),_T('U'),_T('R'),_T('\0')};

Le nom des fonctions de manipulation commencent par _tcs :

• int _tcslen(const TCHAR* source)
• _tcscpy(TCHAR* dest, const TCHAR* source)

Voir aussi

• Exercices
• Exercices sur les tableaux statiques

Les tableaux/Exercices

Exercices

EXERCICE 1

Écrire une fonction qui a en paramètres une chaîne de caractères (paramètre en entrée) et un entier e (paramètre en sortie). Cette fonction renvoie un booléen. La fonction renvoie true si la chaîne de caractères est un entier écrit sous la forme d'une suite de chiffres qui ne commence pas par 0, elle renvoie false sinon. Si la chaîne est correcte, la fonction renvoie dans e la valeur de cet entier.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation de chaînes de caractères.
• La validation d'une chaîne de caractères.
• Transformation d'une chaîne vers un autre type.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

bool valide_entier(char t[],int &e)
{
    bool valide=true;
    int i=0;
    e=0;
    if (t[0]<'1' || t[0]>'9') valide = false;

    while (valide && t[i]!='\0')
    {
        if (t[i]>='0' && t[i]<='9') { e = 10*e + (t[i]-'0'); i++; }
        else valide = false;
    }
    return valide;
}

int main()
{
    int a;
    char t[20];

    do {
        cout << "Tapez une chaine :"; cin >> t;
    } while (!valide_entier(t,a));

    cout << "L'entier vaut :" << a << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 2

Écrire une fonction qui a en paramètre une chaîne de caractères (paramètre en entrée et en sortie) et qui transforme toutes les minuscules de la chaîne en majuscules.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation de chaînes de caractères.
• Transformation d'une chaîne de caractères.
• Majuscules et minuscules.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

void minmaj(char t[])
{
    int i = 0;
    while (t[i] != '\0')
    {
        if (t[i] >= 'a' && t[i] <= 'z')
            t[i] = t[i] + ('A'-'a');
        i++;
    }
}

int main()
{
    char a[50];
    cout << "Tapez une chaine svp :"; cin >> a;
    minmaj(a);
    cout << "La chaine finale est :" << a << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 3

Écrire une fonction qui a en paramètre une chaîne de caractères (paramètre en entrée et en sortie) et qui supprime toutes les voyelles.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation de chaînes de caractères.
• Transformation d'une chaîne de caractères.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

void supvoy(char t[], int nb)
{
    int i=0,j;

    while(t[i]!='\0')
    {
        if(t[i]=='a' || t[i]=='A') {nb--; for (j=i; j<nb; j++) t[j]=t[j+1]; t[nb]='\0'; i--;}
        if(t[i]=='e' || t[i]=='E') {nb--; for (j=i; j<nb; j++) t[j]=t[j+1]; t[nb]='\0'; i--;}
        if(t[i]=='i' || t[i]=='I') {nb--; for (j=i; j<nb; j++) t[j]=t[j+1]; t[nb]='\0'; i--;}
        if(t[i]=='o' || t[i]=='O') {nb--; for (j=i; j<nb; j++) t[j]=t[j+1]; t[nb]='\0'; i--;}
        if(t[i]=='u' || t[i]=='U') {nb--; for (j=i; j<nb; j++) t[j]=t[j+1]; t[nb]='\0'; i--;}
        if(t[i]=='y' || t[i]=='Y') {nb--; for (j=i; j<nb; j++) t[j]=t[j+1]; t[nb]='\0'; i--;}
        i++;
    }
}

int main()
{
    char a[50];
    int b;

    cout << "Tapez une chaine svp :"; cin >> a;
    b = strlen(a);
    supvoy(a, b);
    cout << "La chaine finale est :" << a << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 4

Écrire une fonction qui a en paramètres deux chaînes de caractères ch1 et ch2 (paramètres en entrée) et renvoie un booléen indiquant si la chaîne ch2 est contenue dans la chaîne ch1.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation de chaînes de caractères.
• Recherche d'une chaîne incluse dans une autre chaîne.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

bool contient(char ch1[], char ch2[])
{
    int ii=0, i=0, j=0;
    bool fini, trouve;
    trouve = false;
    fini = false;
    while (!trouve && !fini)
    {
        if(ch1[ii] == ch2[j])
        {
            ii++; j++;
            if (ch2[j] == '\0') trouve = true;
        }
        else
        {
            i++; ii=i; j=0;
        }
        if (ch1[ii] == '\0') fini = true;
    }
    return trouve;
}

int main()
{
    char a[50], b[50];
    cout << "Tapez une chaine svp :";
    cin >> a;
    cout << "Tapez une chaine svp :";
    cin >> b;
    if (contient(a, b)) cout << "la premiere chaine contient la seconde" << endl;
    else cout << "la premiere chaine ne contient pas la seconde" << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 5

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper un verbe du premier groupe et qui le conjugue à l'indicatif présent.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation de chaînes de caractères.
• La construction d'une chaîne à partir d'une autre.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char tt[20];
    cout << "Tapez un verbe du premier groupe : ";
    cin >> tt;
    int i;
    i = strlen(tt);
    if (i<=2 || tt[i-1]!='r' || tt[i-2]!='e')
        cout << "le verbe n'est pas du premier groupe" << endl;
    else
    {
        tt[i-2]='\0';
        cout << "je " << tt << "e" << endl;
        cout << "tu " << tt << "es" << endl;
        cout << "il " << tt << "e" << endl;
        cout << "nous " << tt << "ons" << endl;
        cout << "vous " << tt << "ez" << endl;
        cout << "ils " << tt << "ent" << endl;
    }
    return 0;
}

EXERCICE 6

Écrire un programme qui saisit une chaîne pouvant contenir des espaces et qui affiche chaque mot de la chaîne, le séparateur étant l'espace.

Exemple, on tape : je pense donc je suis
Le programme affiche :
mot 1 : je
mot 2 : pense
mot 3 : donc
mot 4 : je
mot 5 : suis

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation de chaînes de caractères.
• Analyse syntaxique d'une chaîne de caractères.
• Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char t[50];
    char mot[50];

    int i=0, j=0, state=1, num=0;

    cout << "Tapez une phrase : "; cin.getline(t, 50);

    while (t[i] != '\0'){
        if (state == 1)
        {
            if (t[i] != ' ')
            {
                state = 2; j=0; mot[0] = t[i]; j++;
            }
        }
        else
        {
            if (t[i] != ' ') { mot[j] = t[i]; j++; }
            else
            {
                state = 1;
                num++;
                mot[j] = '\0';
                cout << "mot " << num << " : " << mot << endl;
            }
        }
        i++;
    }

    if (state==2)
    {
        num++;
        mot[j]='\0';
        cout<<"mot "<<num<<" : "<<mot<<endl;
    }
    return 0;
}

EXERCICE 7

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper une chaîne de caractères et qui indique si cette chaîne est un palindrome ou non.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation de chaînes de caractères.
• validation d'une chaîne.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char t[50];
    int i, j;
    bool palin;

    palin = true;
    cout << "Tapez une chaîne : "; cin >> t;
    i = 0;
    j = strlen(t) - 1;
    while (palin==true && i<j)
    if (t[i] != t[j]) palin = false; else { i++; j--; }

    if (palin) cout << "C'est un palindrome" << endl;
    else cout << "ce n'est pas un palindrome" << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 8

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper une chaîne de caractères et qui affiche la lettre (minuscule ou majuscule) la plus fréquente.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La manipulation de chaînes de caractères.
• Manipulation sur les majuscules ou minuscules.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char ch[50];
    int t[52];
    int i, max;
    char cmax;

    cout << "Tapez une chaîne : "; cin >> ch;

    for (i=0; i<52; i++) t[i] = 0;

    i=0;
    while (ch[i] != '\0')
    {
        if (ch[i] >= 'A' && ch[i] <= 'Z') t[ch[i]-'A']++;
        else if(ch[i]>='a' && ch[i]<='z') t[ch[i]-'a'+26]++;
        i++;
    }

    max = t[0]; cmax = 'A';
    for (i=1; i<52; i++)
        if(max<t[i])
        {
            max = t[i];
            if (i<26) cmax = (char) (i+'A'); 
            else cmax = (char) (i-26+'a');
        }

    cout << "La lettre la plus fréquente est : " << cmax << endl;
    return 0;
}

Les tableaux/Exercices sur les tableaux statiques

Exercices

Exercice 1

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir 10 entiers stockés dans un tableau. Le programme doit afficher le nombre d'entiers supérieurs ou égaux à 10.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• un algorithme simple sur un tableau : recherche du nombre d'éléments vérifiant une propriété.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N = 10;

int main()
{
    int t[N], i, nb = 0;

    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Tapez un entier ";
        std::cin >> t[i];
    }

    for (i=0; i<N; i++) {
        if(t[i]>=10) {
            nb++;
        }
    }

    std::cout << "Le nombre d'entiers supérieurs ou égaux à 10 est : " << nb << std::endl;
    return 0;
}

Exercice 2

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir 10 entiers stockés dans un tableau ainsi qu’un entier V. Le programme doit rechercher si V se trouve dans le tableau et afficher « V se trouve dans le tableau » ou « V ne se trouve pas dans le tableau ».

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• un algorithme simple sur un tableau : recherche d'un élément dans un tableau.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N=10;

int main()
{
    int t[N], i, V;
    bool trouve;

    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Tapez un entier : ";
        std::cin >> t[i];
    }

    std::cout << "Tapez la valeur de V : ";
    std::cin >> V;

    trouve = false;
    i = 0;
    while (!trouve && i<N) {
        if (t[i]==V) {
            trouve=true;
        } else {
            i++;
        }
    }

    if (trouve) {
        std::cout << "La valeur V se trouve dans le tableau" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "La valeur V ne se trouve pas dans le tableau" << std::endl;
    }
    return 0;
}

Exercice 3

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir 10 entiers stockés dans un tableau. Le programme doit ensuite afficher l’indice du plus grand élément.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• un algorithme simple sur un tableau : recherche de l'indice du plus grand élément.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N = 10;
int main()
{
    int t[N], i, indice;

    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Tapez un entier :";
        std::cin >> t[i];
    }

    indice=0;

    for (i=1; i<N; i++) {
        if (t[indice]<t[i]) {
            indice=i;
        }
    }

    std::cout << "L'indice du plus grand élément est : " << indice << std::endl;
    return 0;
}

Exercice 4

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir 10 entiers stockés dans un tableau ainsi qu’un entier V. Le programme doit rechercher si V se trouve dans le tableau et doit supprimer la première occurrence de V en décalant d’une case vers la gauche les éléments suivants et en rajoutant un 0 à la fin du tableau. Le programme doit ensuite afficher le tableau final.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• un algorithme simple sur un tableau : suppression d'un éléments avec décalage des suivants.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N=10;

int main()
{
    int t[N], i, j, V;
    bool trouve;

    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Tapez un entier ";
        std::cin >> t[i];
    }

    std::cout << "Tapez la valeur de V : "; 
    std::cin >> V;

    trouve = false;
    i = 0;

    while (!trouve && i<N) {
        if (t[i]==V) {
            trouve = true;
        } else {
            i++;
        }
    }

    if (trouve) {
        for (j=i; j<N-1; j++) {
            t[j] = t[j+1];
        }
        t[N-1] = 0;
    }

    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << t[i] << std::endl;
    }

    return 0;
}

Exercice 5

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir 10 entiers stockés dans un tableau ainsi qu’un entier V et un entier i compris entre 0 et 9. Le programme doit décaler d'une case vers la droite tous les éléments à partir de l'indice i (en supprimant le dernier élément du tableau) et doit mettre la valeur V dans le tableau à l’indice i. Le programme doit ensuite afficher le tableau final.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• un algorithme simple sur un tableau : insertion dans en tableau avec décalage.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N = 10;

int main()
{
    int t[N], i, indice, V;

    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Tapez un entier ";
        std::cin >> t[i];
    }

    std::cout << "Tapez un indice (de 0 à 9) : ";
    std::cin >> indice;

    std::cout << "Tapez la valeur de V : ";
    std::cin >> V;

    if (indice>=0 && indice<=N-1) {
        for(i=N-1; i>indice; i--) {
            t[i] = t[i-1];
        }
        t[indice] = V;
    }

    for(i=0; i<N; i++) {
        std::cout<< t[i] << std::endl;
    }

    return 0;
}

Exercice 6

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper 10 entiers qui seront stockés dans un tableau. Le programme doit ensuite afficher soit « le tableau est croissant », soit « le tableau est décroissant », soit « le tableau est constant », soit « le tableau est quelconque ».

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• un algorithme simple sur un tableau : vérifier si le tableau vérifie une propriété donnée.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N=10;

int main()
{
  int a[N],i;
  bool croissant = true, decroissant = true;

  for (i=0; i<N; i++) {
    std::cout << "Veuillez taper l'entier numero " << i << " : "; 
    std::cin >> a[i];
  }

  for (i=0; i<N-1; i++) {
    if (a[i] > a[i+1]) {
      croissant = false;
    }
    if (a[i] < a[i+1]) {
      decroissant = false;
    }
  }

  if (croissant && decroissant) {
    std::cout << "Le tableau est constant" << std::endl;
  }

  if (croissant && !decroissant) {
    std::cout << "Le tableau est croissant" << std::endl;
  }

  if (!croissant && decroissant) {
    std::cout << "Le tableau est décroissant"<< std::endl;
  }

  if (!croissant && !decroissant) {
    std::cout << "Le tableau est quelconque" << std::endl;
  }

  return 0;
}

Exercice 7

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper 10 entiers qui seront stockés dans un tableau. Le programme doit trier le tableau par ordre croissant et doit afficher le tableau.
Algorithme suggéré :
On cherche l’indice du plus petit élément parmi les indices de 0 à 9 et on échange cet élément avec t[0].
On cherche l’indice du plus petit élément parmi les indices de 1 à 9 et on échange cet élément avec t[1].
On cherche l’indice du plus petit élément parmi les indices de 2 à 9 et on échange cet élément avec t[2].
On cherche l’indice du plus petit élément parmi les indices de 8 à 9 et on échange cet élément avec t[8].

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• un algorithme simple sur un tableau : tri d'un tableau.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N=10;

int main()
{
    int a[N], i, j, min, imin, tmp;

    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Veuillez taper l'entier numero " << i << " : ";
        std::cin >> a[i];
    }

    for (i=0; i<N-1; i++) {
        imin = i;
        min = a[i];
        for (j=i+1; j<N; j++) {
            if(a[j]<min) {
                min=a[j]; imin=j;
            }
        }

        tmp = a[imin]; 
        a[imin] = a[i];
        a[i] = tmp;
    }
  
    std::cout << "Voici le tableau trié :" << std::endl;
    
    for (i=0; i<N; i++) {
    	std::cout<<"a[" << i << "]=" << a[i] << std::endl;
    }

    return 0;
}

Exercice 8

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper 10 entiers qui seront stockés dans un tableau. Le programme doit trier le tableau par ordre croissant et doit afficher le tableau.
Algorithme suggéré (tri bulle) :
On parcourt le tableau en comparant t[0] et t[1] et en échangeant ces éléments s'ils ne sont pas dans le bon ordre.
on recommence le processus en comparant t[1] et t[2],... et ainsi de suite jusqu'à t[8] et t[9].
On compte lors de ce parcours le nombre d'échanges effectués.
On fait autant de parcours que nécessaire jusqu'à ce que le nombre d'échanges soit nul : le tableau sera alors trié.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• un algorithme simple sur un tableau : tri d'un tableau.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N=10;

int main()
{
    int a[N], i, nb, tmp;

    for(i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Veuillez taper l'entier numero " << i << " : ";
        std::cin >> a[i];
    }

    do {
        nb=0;
        for (i=0; i<N-1; i++) {
            if (a[i] > a[i+1]) {
                tmp = a[i];
                a[i] = a[i+1];
                a[i+1] = tmp;
                nb++;
            }
        }
    } while (nb!=0);

	std::cout << "Voici le tableau trié :" << std::endl;
    for (i=0; i<N; i++) {
  	    std::cout << "a[" << i <<"]=" << a[i] << std::endl;
  	}
  
    return 0;
}

Exercice 9

Écrire un programme qui saisit 2 tableaux de 10 entiers a et b. c est un tableau de 20 entiers. Le programme doit mettre dans c la fusion des tableaux a et b. On copiera dans les 10 premières cases de c le tableau a, dans les dix dernières le tableau b. Le programme affiche ensuite le tableau c.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux.
• un algorithme simple sur un tableau : fusion de 2 tableaux.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

const int N=10;

int main()
{
    int a[N], b[N], c[2*N], i;

    std::cout << "Saisie du tableau a :" << std::endl;
    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Tapez un entier : "; 
        std::cin >> a[i];
    }
    
    std::cout << "Saisie du tableau b :" << std::endl;
    for (i=0; i<N; i++) {
        std::cout << "Tapez un entier : "; 
        std::cin >> b[i];
    }

    for (i=0; i<2*N; i++) {
        if (i<N) {
            c[i] = a[i];
        } else {
            c[i] = b[i-N];
        }
    }

    std::cout << "Voici le tableau c"<< std::endl;
    for (i=0; i<2*N; i++) {
    	std::cout << c[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

Exercice 10

Écrire un programme qui saisit 2 tableaux de 10 entiers a et b qui doivent être triés dans l'ordre croissant. Le programme devra tout d’abord vérifier que les deux tableaux sont triés. Le tableau c est un tableau de 20 entiers. Le programme doit mettre dans c la fusion des tableaux a et b. Le tableau c devra contenir les éléments de a et ceux de b et devra être trié. Le programme affiche ensuite le tableau c.

Solution

#include <iostream>
using namespace std;

const int N=10;

int main()
{
    int a[N],b[N],c[2*N],i,trie,indicea,indiceb;

    cout<<"SAISIE DU TABLEAU a"<<endl;
    for(i=0; i<N; i++) {cout<<"Tapez un entier "; cin>>a[i];}

    cout<<"SAISIE DU TABLEAU b"<<endl;
    for(i=0; i<N; i++) {cout<<"Tapez un entier "; cin>>b[i];}

    trie = true;
    i = 0;
    while(trie && i<N-1) if(a[i] > a[i+1]) trie = false; else i++;

    if(!trie) cout<<"Le tableau a n'est pas trié"<<endl;
    else
    {
        trie = true;
        i = 0;
        while(trie && i<N-1) if(b[i] > b[i+1]) trie = false; else i++;
	
        if(!trie) cout<<"Le tableau b n'est pas trié"<<endl;
        else
        {
            indicea = 0; indiceb = 0;
            for(i=0; i<2*N; i++)
            {
                if(indicea==N) {c[i]=b[indiceb]; indiceb++;}
                else if(indiceb==N) {c[i]=a[indicea]; indicea++;}
                else if(a[indicea] < b[indiceb]) {c[i]=a[indicea]; indicea++;}
                else {c[i]=b[indiceb]; indiceb++;}
            }
        }
    }

    cout << "VOICI LE TABLEAU c" << endl;
    for(i=0; i<2*N; i++) cout << c[i] <<" ";
    cout << endl;

    return 0;
}

Exercice 11

Écrire un programme qui gère une liste d'entiers grâce au menu suivant :
1. Ajouter un entier
2. Afficher la liste des entiers
3. Supprimer le dernier entier de la liste.
4. Afficher la dernière note tapée
5. Quitter
Il y aura au maximum 10 entiers. Lorsqu'on rajoute un entier, il sera rajouté à la fin de la liste.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• gestion d'une liste simple grâce à un tableau statique.

Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

const int N=10;
int main()
{
    int t[N], nb=0, choix, e, i;
    bool fini = false;

    while(fini==false)
    {
        cout<<"1. Ajouter un entier"<<endl;
        cout<<"2. Afficher la liste des entier"<<endl;
        cout<<"3. Supprimer le dernièr entier de la liste"<<endl;
        cout<<"4. Afficher le dernier entier de la liste"<<endl;
        cout<<"5. Quitter"<<endl;
        cout<<"Votre choix : ";cin>>choix;
        switch(choix)
        {
            case 1:
                cout<<"Tapez un entier : ";cin>>e;
                if(nb<N) {t[nb]=e; nb++; cout<<"ENTIER AJOUTE"<<endl;}
                else cout<<"IMPOSSIBLE LE TABLEAU EST PLEIN"<<endl;
            break;

            case 2:
                if(nb==0) cout<<"LA LISTE EST VIDE"<<endl;
                else {
                    cout<<"VOICI LA LISTE"<<endl;
                    for(i=0; i<nb; i++) cout << t[i] <<" ";
                    cout << endl;
                }
            break;

            case 3:
                if(nb>0) {nb--; cout<<"ENTIER SUPPRIME"<<endl;}
                else cout<<"LA LISTE EST VIDE"<<endl;
            break;

            case 4:
                if(nb>0)cout<<"LE DERNIER ENTIER EST "<<t[nb-1]<<endl;
                else cout<<"LA LISTE EST VIDE"<<endl;
            break;

            case 5:
                fini=true;
            break;
        }

    }
    return 0;
}

Exercice 12

Écrire un programme qui gère une liste d'entiers grâce au menu suivant :
1. Ajouter un entier
2. Afficher la liste des entiers
3. Supprimer le premier entier ayant une valeur donnée.
4. Supprimer tous les entiers ayant une valeur donnée
5. Quitter
Il y aura au maximum 10 entiers. La liste devra être en permanence triée : lorsqu’on rajoute un entier, il sera inséré au bon endroit dans la liste pour que celle-ci reste triée.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux.
• gestion d'une liste triée grâce à un tableau statique.

Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

const int N=10;
int main()
{
    int t[N], nb=0, choix, e, V, i, j;
    bool fini=false, trouve;

    while(fini==false)
    {
        cout<<"1. Ajouter un entier"<<endl;
        cout<<"2. Afficher la liste des entier"<<endl;
        cout<<"3. Supprimer le premier entier ayant une valeur donnée"<<endl;
        cout<<"4. Supprimer tous les entiers ayant une valeur donnée"<<endl;
        cout<<"5. Quitter"<<endl;
        cout<<"Votre choix : ";cin>>choix;
        switch(choix)
        {
            case 1:
                if (nb<N)
                {
                    cout<<"Tapez un entier : ";cin>>e;
                    i=0;
                    while(i!=nb && t[i]<e) i++;
                    for (j=nb; j>i; j--) t[j] = t[j-1];
                    t[i] = e;
                    nb++;
                }
                else cout<<"IMPOSSIBLE LE TABLEAU EST PLEIN"<<endl;
            break;

            case 2:
                if(nb==0) cout<<"LA LISTE EST VIDE"<<endl;
                else {
                    cout<<"VOICI LA LISTE"<<endl;
                    for(i=0; i<nb; i++) cout << t[i] <<" ";
                    cout<<endl;
                }
            break;

            case 3:
                cout<<"Tapez la valeur à supprimer :";
                cin >> V;
                trouve = false;
                i=0;
                while(!trouve && i<nb) if(t[i]==V) trouve=true; else i++;
                if(trouve)
                {
                    for(j=i; j<nb-1; j++) t[j]=t[j+1];
                    nb--;
                }
            break;

            case 4:
                cout<<"Tapez la valeur à supprimer :";
                cin >> V;
                j=0;
                for(i=0; i<nb; i++)
                    if(t[i] != V) {t[j] = t[i]; j++;}
                nb=j;
            break;

            case 5: fini=true;
            break;
        }
    }
    return 0;
}

Exercice 13

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper un entier N<=20 et qui affiche la N-ième ligne du triangle de Pascal.
ligne 1 : 1 1
ligne 2 : 1 2 1
ligne 3 : 1 3 3 1
ligne 4 : 1 4 6 4 1
et ainsi de suite…

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation simple de tableaux ;
• gestion d'une liste triée grâce à un tableau statique.

Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a[21], i, j, N;
    cout << "Veuillez taper N : ";
    cin >> N;
    for (i=1; i<=N; i++)
    {
        if(i==1) a[0]=1;
        a[i]=1;
        for (j=i-1; j>=1; j--) a[j] = a[j] + a[j-1];
    }
    for (i=0; i<=N; i++) cout << a[i] <<" ";
    cout<<endl;
    return 0;
}

Exercice 14

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper 10 entiers compris entre 0 et 20 qui seront stockés dans un tableau et qui affiche le nombre de fois qu’on a tapé un 0, le nombre de 1, le nombre de 2, …, le nombre de 20.

Solution

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a[10], nb[21], i;

    for(i=0; i<10; i++)
    {
        do {cout<<"Veuillez taper l'entier numero "<<i<<" : "; cin>>a[i];}
        while (a[i]>20 || a[i]<0);
    }

    for(i=0; i<21; i++) nb[i]=0;
    for(i=0; i<10; i++) nb[a[i]]++;

    for(i=0; i<21; i++) {cout<<"Il y a "<<nb[i]<<" fois l'entier "<<i<<endl;}
    return 0;
}

Exercice 15

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper le contenu d’un tableau de réels de 4 lignes et 2 colonnes et qui affiche ce tableau mais en affichant la moyenne des éléments de chaque ligne, de chaque colonne et la moyenne globale.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• utilisation de tableaux à 2 dimensions ;
• modélisation d'un problème mathématique basique.

Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

const int N_LIGNES = 4;
const int N_COLONNES = 2;

int main()
{
    double t[N_LIGNES][N_COLONNES], moyL[N_LIGNES], moyC[N_COLONNES], moy;
    int i, j;

    for(i=0; i<N_LIGNES; i++)
        for(j=0;j<N_COLONNES;j++)
        {
            cout<<"Tapez la valeur de la ligne "<<i<<" colonne "<<j<<" : ";
            cin >> t[i][j];
        }

    for(i=0; i<N_LIGNES; i++) moyL[i]=0;
    for(j=0; j<N_COLONNES; j++) moyC[j]=0;
    moy=0;

    for(i=0; i<N_LIGNES; i++)
        for(j=0; j<N_COLONNES; j++)
        {
            moyL[i] += t[i][j];
            moyC[j] += t[i][j];
            moy     += t[i][j];
        }

    // N_COLONNES valeurs par ligne
    for(i=0; i<N_LIGNES; i++) moyL[i] /= N_COLONNES;

    // N_LIGNES valeurs par colonne
    for(j=0; j<N_COLONNES; j++) moyC[j] /= N_LIGNES;

    moy /= (N_LIGNES*N_COLONNES);

    for(i=0; i<N_LIGNES; i++)
    {
        for(j=0; j<N_COLONNES; j++)
            cout << t[i][j] <<" ";
        cout << moyL[i] <<endl;
    }
    for(j=0; j<N_COLONNES; j++)
        cout << moyC[j] <<" ";
    cout << endl;
    return 0;
}

Tris des tableaux à une dimension

Exercice 1: En utilisant la méthode du tri bulles, écrire un programme qui trie en ordre croissant un tableau d'entiers. On utilisera des sous-programmes.

Correction

Tris des tableaux à une dimension/Correction

// Programme TriBulles
/* Trier un tableau à 2 dimensions par la méthode de tri à bulle */
#include <iostream>

using namespace std;

const short max = 10;
typedef short table[max];

void saisirTab(table tab, short taille);
void afficherTab(table tab, short taille);
void echanger2E(short& nb1, short& nb2);
void trieBulles(table tabEnt, short taille);

void main()
{
	table tab;
	short taille;
	do
	{
		cout << "Nombre d'éléments du tableau (2 à " << max << ") ? "; 
		cin >> taille;
	}
	while ((taille < 2) || (taille > max));
	saisirTab(tab, taille);
	trieBulles(tab, taille);
	cout << "Tableau trié : ";
	afficherTab(tab, taille);
	cout << endl;
}
	
void trieBulles(table tabEnt, short taille)
/* Trier en ordre croissant un tableau à 1 dimension par la méthode de tri à bulle */
{
	bool permut; /* Vrai s'il y a eu au moins une permutation dans l'itération en cours. */
	do
	{
		permut = false;
		for(short i=0 ; i<taille-1 ; i++)
		{
			if (tabEnt[i] > tabEnt[i+1])
			{
				echanger2E(tabEnt[i], tabEnt[i+1]);
				permut = true;
			}
		}
	}
	while (permut);
}

void saisirTab(table tabEnt, short taille)
// Saisit les éléments d'un tableau à 1 dimension
{
	for(short i=0;i<taille;i++)
	{
		cout << "Entrer l'élément " << i+1 << " du tableau : ";
		cin>>tabEnt[i];
	}
	cout << endl;
}

void afficherTab(table tabEnt, short taille)
// Affiche les éléments d'un tableau à 1 dimension
{
	for(short i=0;i<taille;i++) cout << tabEnt[i] << " ";
	cout << endl;
}

void echanger2E(short& nb1, short& nb2)
// Échanger les valeurs de 2 entiers
{
	short tampon = nb1;
	nb1 = nb2;
	nb2 = tampon;
}

Les structures de contrôles

Une série d'instructions dans une fonction s'exécute séquentiellement par défaut. Cependant, il est nécessaire que certaines parties du code ne s'exécutent que sous certaines conditions, ou s'exécutent plusieurs fois dans une boucle pour par exemple traiter tous les éléments d'un tableau.

Le if

Cette structure de contrôle permet d'exécuter une instruction ou une suite d'instructions seulement si une condition est vraie.

Syntaxe :

if (condition) instruction

condition

Expression booléenne de la condition d'exécution.

instruction

Une instruction ou un bloc d'instructions entre accolades exécuté si la condition est vraie.

Lorsqu'il n'y a qu'une ligne d'instructions conditionnelles, la paire d'accolades est conditionnelle, mais les omettre est dangereux.

Sémantique :

On évalue la condition :

• si elle est vraie on exécute l’instruction et on passe à l’instruction suivante.
• si elle est fausse on passe directement à l’instruction suivante.

L’instruction peut être remplacée par une suite d’instructions entre accolades.

Exemple :

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a;
    cout << "Tapez la valeur de a : "; cin >> a;

    if (a > 10)
    {
        cout << "a est plus grand que 10" << endl;
    }
    cout << "Le programme est fini." << endl;
    return 0;
}

Ce programme demande à l'utilisateur de taper un entier a. Si a est strictement plus grand que 10, il affiche "a est plus grand que 10.". Dans le cas contraire, il n'affiche rien.

Exécution 1

Tapez la valeur de a : 12
a est plus grand que 10

Exécution 2

Tapez la valeur de a : 8

Condition multiple contenant des opérateurs logiques

Si la condition a évaluer est complexe et contient des opérateurs logiques, chaque condition doit être écrite entre parenthèse.

Par exemple, si la condition condition1 et la condition condition2 doivent être vérifiée en même temps, on écrira

if ( (condition1) && (condition2) ) instruction

où l'opérateur logique && peut être remplacé par tout autre opérateur logique.

Ajouter des opérateurs logiques se fait selon le même principe, en prenant en compte les règles de préséance de ces opérateurs pour adapter la place des parenthèses.

Le if...else

Cette structure de contrôle permet d'exécuter une instruction si une condition est vraie, ou une autre instruction si elle est fausse.

Syntaxe

if (condition) instruction1
else instruction2

condition

Expression booléenne de la condition d'exécution.

instruction1

Une instruction ou un bloc d'instructions exécuté si la condition est vraie.

instruction2

Une instruction ou un bloc d'instructions exécuté si la condition est fausse.

Sémantique

On évalue la condition :

• si elle est vraie, on exécute l'instruction1 et on passe à l'instruction suivante
• si elle est fausse, on exécute l'instruction2 et on passe à l'instruction suivante

L'instruction1 ou l'instruction2 peuvent être remplacées par une suite d'instructions entre accolades. Lorsqu'il n'y a qu'une ligne d'instructions conditionnelles, la paire d'accolades est conditionnelle, mais les omettre est dangereux.

Exemple :

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a;
    cout << "Tapez la valeur de a : "; cin >> a;

    if (a > 10)
    {
        cout << "a est plus grand que 10" << endl;
    }
    else
    {        
        cout << "a est inférieur ou égal à 10" << endl;
    }
    return 0;
}

Ce programme demande à l'utilisateur de taper un entier a. Si a est strictement plus grand que 10, il affiche "a est plus grand que 10". Dans le cas contraire, il affiche "a est inférieur ou égal à 10".

Exécution 1

Tapez la valeur de a : 12
a est plus grand que 10

Exécution 2

Tapez la valeur de a : 8
a est inférieur ou égal à 10

Plusieurs instructions par condition

Si plusieurs actions doivent s'enchaîner lorsqu'une condition est vraie, on met obligatoirement ces actions entre accolades. L'accolade fermante ne doit pas être suivie d'un point virgule dans ce cas. Ainsi, on écrira

if (condition1) 
{
instruction1.1 ; 
instruction1.2 ;
... 
} // pas de point virgule ici

else if (condition2)
{
instruction2.1 ;
...
}
....

qui exécute les instructions instruction1.1 et instruction1.2, ... si la condition condition1 est vraie, et les instructions instruction2.1, ... si la condition condition2 est vraie. Lorsqu'il n'y a qu'une ligne d'instructions conditionnelles, la paire d'accolades est conditionnelle, mais les omettre est dangereux.

Le switch

L'instruction switch permet de tester plusieurs valeurs pour une expression.

Syntaxe

switch(expression)
{
    case constante1:
        instruction1_1
        instruction1_2...
    case constante2:
        instruction2_1
        instruction2_2...
    ...
    default:
        instruction_1
        instruction_2...
} 

expression

Expression de type scalaire (entier, caractère, énumération, booléen).

case constante1: instruction1_...

Une série d'instructions ou de blocs d'instructions exécutés si expression vaut constante1.

case constante2: instruction2_...

Une série d'instructions ou de blocs d'instructions exécutés si expression vaut constante2.

default: instruction_...

Une série d'instructions ou de blocs d'instructions exécutés quand aucun des cas précédent ne correspond.

Sémantique

On teste la valeur de l'expression spécifiée. On la compare successivement aux constantes constante1, constante2, etc.

Si la valeur de l'expression correspond à l'une des constantes, l'exécution débute à l'instruction correspondante. Si aucune constante ne correspond, l'exécution débute à l'instruction correspondant à default:. L'exécution se termine à l'accolade fermante du switch ou avant si l'instruction break; est utilisée.

En général, l'instruction break sépare les différents cas. Il n'est pas utilisé quand plusieurs cas sont traités par les mêmes instructions.

En C++, l'expression n'est jamais une chaine de caractères, ni un tableau, ni un objet, ni une structure.

Exemple 1

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a;
    cout << "Tapez la valeur de a : "; cin >> a;

    switch(a)
    {
        case 1 :
            cout << "a vaut 1" << endl;
            break;

        case 2 :
            cout << "a vaut 2" << endl;
            break;

        case 3 :
            cout << "a vaut 3" << endl;
            break;

        default :
            cout << "a ne vaut ni 1, ni 2, ni 3" << endl;
            break;
    }
    return 0;
}

Ce programme demande à l'utilisateur de taper une valeur entière et la stocke dans la variable a. On teste ensuite la valeur de a : en fonction de cette valeur on affiche respectivement les messages "a vaut 1", "a vaut 2", "a vaut 3", ou "a ne vaut ni 1, ni 2, ni 3".

Exécution 1 :

Tapez la valeur de a : 1
a vaut 1

Exécution 2 :

Tapez la valeur de a : 2
a vaut 2

Exécution 3 :

Tapez la valeur de a : 3
a vaut 3

Exécution 4 :

Tapez la valeur de a : 11
a vaut ne vaut ni 1, ni 2, ni 3

Exemple 2

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a;
    cout << "Tapez la valeur de a : "; cin >> a;

    switch(a)
    {
        case 1 :
            cout << "a vaut 1" << endl;
            break;

        case 2 :
        case 4 :
            cout << "a vaut 2 ou 4" << endl;
            break;

        case 3 :
        case 7 :
        case 8 :
            cout << "a vaut 3, 7 ou 8" << endl;
            break;

        default :
            cout << "valeur autre" << endl;
            break;
    }
    return 0;
}

Ce programme demande à l'utilisateur de taper une valeur entière et la stocke dans la variable a. On teste ensuite la valeur de a : en fonction de cette valeur on affiche respectivement les messages "a vaut 1", "a vaut 2 ou 4", "a vaut 3, 7 ou 8", ou "valeur autre".

Exécution 1 :

Tapez la valeur de a : 1
a vaut 1

Exécution 2 :

Tapez la valeur de a : 4
a vaut 2 ou 4

Exécution 3 :

Tapez la valeur de a : 7
a vaut 3, 7 ou 8

Exécution 4 :

Tapez la valeur de a : 11
valeur autre

L'instruction switch de cet exemple regroupe le traitement des valeurs 2 et 4, et des valeurs 3, 7 et 8.

Le for "classique"

Le for est une structure de contrôle qui permet de répéter un certain nombre de fois une partie d'un programme.

Syntaxe

for(instruction_init ; condition ; instruction_suivant)
    instruction_répétée

instruction_init

Une instruction (ou une série d'instruction séparées par une virgule) d'initialisation de la boucle (initialiser un compteur à 0, pointer le premier élément d'une liste, ...).

condition

Expression booléenne de la condition de répétition de la boucle.

instruction_suivant

Une instruction (ou une série d'instruction séparées par une virgule) pour passer à l'itération suivante (incrémenter un index, passer à l'élément suivant, ...)

instruction_répétée

Une instruction ou un bloc d'instruction répété à chaque itération de la boucle.

Sémantique

1. on exécute l'instruction_init.
2. On teste la condition :
   • tant qu'elle est vraie, on exécute l'instruction_repetée, puis l'instruction_suivant puis on revient au 2.
   • si elle est fausse, la boucle est terminée et on passe à l'instruction suivante.
3. L'instruction_repetée peut être une suite d'instructions entre accolades.

Exemples

Premier cas simple :

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i;

    for(i=0 ; i<10 ; i++)
        cout << "BONJOUR" << endl;

    return 0;
}

Second cas où deux index dans un tableau sont utilisés pour le parcourir à partir des deux bouts : le début et la fin.

int main()
{
    // 10 entiers indexés de 0 à 9 inclus :
    int elements[10] = { 3, 14, 15, 9, 26, 5, 35, 8 };

    int i, j;

    for (i=0, j=9; i <= j; i++, j--)
        cout << "Elements"
             << " [" << i << "]=" << elements[i]
             << " [" << j << "]=" << elements[j]
             << endl;

    return 0;
}

Instructions multiples

Il existe également une pratique répandue qui consiste à initialiser plusieurs variables, évaluer plusieurs conditions ou, plus fréquemment, modifier plusieurs variables. Exemple :

float c=10;
for(int a=2, b=a; a<2, b*=a; a++, c/=b)
{
}

Ceci compilera parfaitement, mais est également parfaitement illisible. Dans la plupart des cas, il vaut mieux n'utiliser la boucle for elle-même que pour traiter le ou les compteurs, afin de conserver un code compréhensible. Cela compile parce qu'en C++, la virgule ',' est un opérateur comme les autres, qui évalue l'expression qui la précède et celle qui la suit, et renvoie le résultat de la dernière. Pour donner un exemple plus clair :

int b = 2,10; // b=10. Vous pouvez compiler pour vérifier.

Boucle infinie

Quand aucune condition n'est spécifiée, celle-ci vaut true par défaut, ce qui créé donc une boucle infinie. Une boucle infinie est parfois nécessaire quand on ne connait pas l'instant où la boucle doit être arrêtée, et que la condition d'arrêt est évaluée au cœur de la boucle (gestion de messages, écoute de connexions réseau, ...).

for(;;)
{
    // ...
}

le for "moderne"

Le dernier standard C++ (surnommé C++11) a ajouté une nouvelle syntaxe pour la boucle for. En effet, on s'est aperçu que l'on utilise le plus souvent la boucle for pour parcourir une collection (une collection est un tableau classique ou un conteneur comme ceux de la stl.) en entier, et que donc le même code revenait très souvent (à la langue des commentaires près ;) ). Voici des exemples de code fréquents :

typedef std::list<int> MaListe;
MaListe maListe;
for(MaListe::iterator it=maListe.begin();it!=maListe.end();++it)
{
}

int tableau[]={0,1,2,3,4};
const int tableauMax=5;//il y a 5 cases dans tableau
for(int i=0; i<tableauMax; ++i)
{
}

Très répétitif, non (surtout le 1er exemple d'ailleurs) ? Donc, une nouvelle syntaxe a été créée qui permet de s'affranchir d'une grande partie de ces frappes et donc de prolonger la durée de vie de nos claviers ;)

Syntaxe

for(variable : collection) instruction

Sémantique

variable indique la variable qui recevra les valeurs issues de collection, en commençant par la première jusqu'à la dernière. Si variable n'existe pas, il est possible de la déclarer dans la même ligne, de la même façon que pour l'écriture classique.

Un bémol de cette syntaxe est que le compteur est perdu : si vous avez besoin du compteur dans le bloc d'instruction (ou plus tard) cette syntaxe est inutilisable.

Vous pouvez néanmoins, créer un compteur en le déclarant avant la boucle (en fixant sa valeur de départ à 0, par exemple) et l'entretenir durant l'exécution de la boucle (en l'incrémentant, par exemple).

Exemple

Appliqué au dernier exemple, voici le résultat :

typedef std::list<int> MaListe;
MaListe maListe;
for(int i : maListe)
{
}

int tableau[]={0,1,2,3,4};
for(int i: tableau)
{
}

//pour garder le compteur

int tableau[]={0,1,2,3,4};
int cpt = 0;
for(int i: tableau)
{

++cpt;
}

Beaucoup plus clair, non ?

Le while

Syntaxe

while (condition) instruction;

Sémantique

On teste la condition :

• si elle est vraie, on exécute l'instruction et on recommence.
• si elle est fausse, la boucle est terminée, on passe à l'instruction suivante.

L'instruction peut être une suite d'instructions entre accolades.

Exemple de programme

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;

    while (i < 10)
    {
        cout << "La valeur de i est : " << i << endl;
        i++;
    }

    cout << "La valeur finale de i est : " << i << endl;
    return 0;
}

Exécution

La valeur de i est : 0
La valeur de i est : 1
La valeur de i est : 2
La valeur de i est : 3
La valeur de i est : 4
La valeur de i est : 5
La valeur de i est : 6
La valeur de i est : 7
La valeur de i est : 8
La valeur de i est : 9
La valeur finale de i est : 10

Explications

La variable i est initialisée à 0.
À chaque étape, à la fin du corps du while, on incrémente i de 1.
On exécute donc le corps du while la première fois avec i valant 0, la dernière fois avec i valant 9.
Lorsqu’on sort du while, i vaut 10.

Le do ... while

Syntaxe

do { ...instructions... } while( condition );

Sémantique

1. on exécute les instructions ;
2. on évalue la condition ;
3. si elle est vraie, on recommence au 1 ;
4. si elle est fausse, la boucle est terminée, on passe à l ’instruction suivante.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;

    do
    {
        cout << "La valeur de i vaut : " << i << endl;
        i++;
    }
    while (i < 10);

    cout << "La valeur finale de i est " << i << endl;
    return 0;
}

Exécution :

La valeur de i vaut : 0
La valeur de i vaut : 1
La valeur de i vaut : 2
La valeur de i vaut : 3
La valeur de i vaut : 4
La valeur de i vaut : 5
La valeur de i vaut : 6
La valeur de i vaut : 7
La valeur de i vaut : 8
La valeur de i vaut : 9
La valeur finale de i est : 10

Le goto

Le goto est une structure de contrôle obsolète et ne doit plus être utilisé.

Le break

L'instruction break sert à "casser" ou interrompre une boucle (for, while et do), ou un switch.

Syntaxe

break;

Sémantique

• Sort de la boucle ou de l'instruction switch la plus imbriquée.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << "La variable i vaut : " << i << endl;
        if (i == 5)
            break;
    }

    return 0;
}

Ce programme interrompt sa boucle lors de la sixième itération.

Exécution

La variable i vaut : 0
La variable i vaut : 1
La variable i vaut : 2
La variable i vaut : 3
La variable i vaut : 4
La variable i vaut : 5

Note importante

L'instruction break interrompt le cours normal de l'exécution et doit être utilisée avec parcimonie. Elle ne doit servir que pour éviter une complexification de la condition ; une condition complexe pouvant entraîner des erreurs de code et une moindre lisibilité.

L'exemple ci-dessous montre un cas où il n'est pas pertinent d'utiliser l'instruction break.

for (int i=0 ; i<10 ; i++)
{
    cout << "La variable i vaut : " << i << endl;
    if (i == 5) break;
}

L'arrêt par l'instruction est notamment non pertinent dans ce cas car l'arrêt est prévisible à l'avance. Il suffit pour cet exemple de corriger la condition d'arrêt de la boucle :

for (int i=0 ; i<=5 ; i++)
{
    cout << "La variable i vaut : " << i << endl;
}

Par contre, dans le cas de l'exemple suivant, où un arrêt prématuré de la boucle est effectué lorsqu'un item de tableau est trouvé et qu'un traitement complexe détermine qu'il faut interrompre la boucle, l'utilisation de l'instruction break est pertinent. L'équivalent avec une condition de boucle serait complexe, ou nécessiterait l'utilisation d'une variable dédiée au stockage de la condition.

for (int i=0 ; i<10 ; i++)
{
    cout << "ITEM " << i << endl;
    if (item[i]->getType() == type_a_trouver)
    {
        cout << "    Trouvé à l'index " << i << endl;
        if (item[i]->analyseContenuFichier() == TYPE_WIKICODE)
        {
            cout << "    Page wiki trouvée." << endl;
            break;
        }
        cout << "    Fausse alerte, on continue..." << endl;
    }
    cout << "    Item suivant !" << endl;
}

L'équivalent avec une variable stockant l'état de la condition de sortie impliquerait de tester cet état dans la condition de boucle, déterminer une valeur initiale pertinente pour que la boucle fasse la première itération, de tester cet état aussi avant chaque instruction ou bloc à chaque niveau d'accolade. Cela produit un code beaucoup moins explicite, et réduit la maintenabilité du code (répétition de code) :

int trouve = 0;
for (int i=0 ; i<10 && trouve==0 ; i++)
{
    cout << "ITEM " << i << endl;
    if (item[i]->getType() == type_a_trouver)
    {
        cout << "    Trouvé à l'index " << i << endl;
        if (item[i]->analyseContenuFichier() == TYPE_WIKICODE)
        {
            cout << "    Page wiki trouvée." << endl;
            trouve = 1;
        }
        if (trouve == 0)
            cout << "    Fausse alerte, on continue..." << endl;
    }
    if (trouve == 0)
        cout << "    Item suivant !" << endl;
}

Le continue

L'instruction continue sert à "continuer" une boucle (for, while et do) avec la prochaine itération.

Syntaxe

continue;

Sémantique

Passe à l'itération suivante de la boucle la plus imbriquée.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        if (i == 5) continue;
        cout << "La variable i vaut : " << i << endl;
    }

    return 0;
}

Ce programme saute l'affichage de la sixième itération.

Exécution

La variable i vaut : 0
La variable i vaut : 1
La variable i vaut : 2
La variable i vaut : 3
La variable i vaut : 4
La variable i vaut : 6
La variable i vaut : 7
La variable i vaut : 8
La variable i vaut : 9

Voir aussi

• Exercices
• Exercices if...else et switch

Les structures de contrôles/Exercices

Exercices sur les structures de contrôle

EXERCICE 1

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper un entier et qui affiche GAGNE si l'entier est entre 56 et 78 bornes incluses PERDU sinon.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• Le choix d'une structure de contrôle adaptée au problème !

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a;
    cout<<"Tapez un entier : "; cin>>a;
    if ((a>=56)&&(a<=78)) cout<<"GAGNE"<<endl; else cout<<"PERDU"<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 2

Écrire un programme qui affiche tous les entiers de 8 jusqu’à 23 (bornes incluses) en utilisant un for.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation rudimentaire d'un for.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i;
    for (i=8;i<=23;i++) cout<<i<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 3

Même exercice mais en utilisant un while.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation rudimentaire d'un while.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int i=8;
    while(i<=23)
    {
        cout<<i<<endl;
        i++;
    }

    return 0;
}

EXERCICE 4

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper 10 entiers et qui affiche leur somme.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation d'un for.
• Étude d'un algorithme usuel : calcul d'une somme.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i, s=0, x;

    for(i=0; i<10; i++)
    {
        cout<<"Tapez un entier : "; cin>>x;
        s = s + x;
    }

    cout<<"La somme vaut : "<<s<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 5

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper 10 entiers et qui affiche le plus petit de ces entiers.

Solution

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i, ppt, x;

    for(i=0; i<10; i++)
    {
        cout<<"Tapez un entier : "; cin>>x;
        if(i==0) ppt=x; else if(x<ppt) ppt=x;
    }

    cout<<"Le plus petit vaut : "<< ppt <<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 6

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper un entier N et qui calcule la somme des cubes de 5^3 à N^3.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation simple du for.
• Étude d'un algorithme usuel : calcul d'une somme.
• Modélisation d'un problème simple issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int N,s=0,i;

    cout<<"Tapez la valeur de N : "; cin>>N;

    for (i=5 ; i<=N ; i++)
        s = s + i*i*i;

    cout<<"La somme vaut : "<<s<<endl;
    return 0;
}

EXERCICE 7

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper un entier N et qui calcule u(N) défini par :
u(0)=3
u(n+1)=3.u(n)+4

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation simple du for.
• Étude d'un algorithme usuel : calcul des termes d'une suite récurrente.
• Modélisation d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i, u=3, N;

    cout<<"Tapez N : "; cin>>N;

    for(i=0; i<N; i++)
        u=u*3+4;

    cout << "u(" << N << ")=" << u << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 8

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper un entier N et qui calcule u(N) défini par :
u(0)=1
u(1)=1
u(n+1)=u(n)+u(n-1)

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation simple du for.
• Étude d'un algorithme usuel : calcul d'une suite récurrente.
• Modélisation d'un problème simple issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int nmax;
    double un=1,unp1=1,unp2;

    cout << " Entrez n_max " ; cin >> nmax;

    cout << "La valeur de u(" << 0 <<") = " << un << endl;
    cout << "La valeur de u(" << 1 <<") = " << unp1 << endl;

    for(int n=2; n<nmax+1; n++)
    {
        unp2 = un + unp1;
        cout << "La valeur de u(" << n <<") = " << unp2 << endl;
        un = unp1;
        unp1 = unp2;
    }
    return 0;
}

EXERCICE 9

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de taper un entier N entre 0 et 20 bornes incluses et qui affiche N+17. Si on tape une valeur erronée, il faut afficher "erreur" et demander de saisir à nouveau l'entier.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation simple du while.
• Validation des données saisies par l'utilisateur.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
int N;
bool ok;

    do {
        cout<<"Tapez N entre 0 et 20 :"; cin>>N;
        ok = (N<=20 && N>=0);
        if(!ok)cout<<"ERREUR RECOMMENCEZ"<<endl;
    }while(!ok);

    N = N + 17;
    cout<<"La valeur finale est : "<<N<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 10

Écrire un programme qui permet de faire des opérations sur un entier (valeur initiale à 0). Le programme affiche la valeur de l'entier puis affiche le menu suivant :
1. Ajouter 1
2. Multiplier par 2
3. Soustraire 4
4. Quitter

Le programme demande alors de taper un entier entre 1 et 4. Si l'utilisateur tape une valeur entre 1 et 3, on effectue l'opération, on affiche la nouvelle valeur de l'entier puis on réaffiche le menu et ainsi de suite jusqu'à ce qu'on tape 4. Lorsqu'on tape 4, le programme se termine.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation du while.
• Utilisation du switch.
• Gestion d'un programme à l'aide d'un menu.
• Modélisation d'un problème simple sous forme informatique.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
   int x=0,choix;

   cout<<"La valeur initale vaut "<< x << endl;

   do{
        cout << "---- Menu ----" << endl;
        cout<<"1 : Ajouter 1"<<endl;
        cout<<"2 : Multiplier par 2"<<endl;
        cout<<"3 : Soustraire 4"<<endl;
        cout<<"4 : Quitter"<<endl;
        cout<<"Quel est votre choix : "; cin>>choix;

        switch(choix)
        {
	        case 1: cout << x << " + 1 = ";
	                x++; break;
            case 2: cout << x << " * 2 = ";
                    x=x*2; break;
            case 3: cout << x << " - 4 = ";
                    x=x-4; break;
            default:
                    cout << "Ce n'est pas un option valide" << endl;
                    cout << " on a toujours x = ";
        }
        cout << x << endl;
    } while(choix!=4);

    cout<<"La valeur finale de x vaut : "<<x<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 11

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper des entiers strictement positifs et qui affiche leur moyenne. Lorsqu'on tape une valeur négative, le programme affiche ERREUR et demande de retaper une valeur. Lorsqu'on tape 0, cela signifie que le dernier entier a été tapé. On affiche alors la moyenne. Si le nombre d'entiers tapés est égal à 0, on affiche PAS DE MOYENNE.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation d'un while de difficulté moyenne.
• Étude d'un algorithme usuel : calcul d'une moyenne.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{   int cmpt = 0;
    double moy=0,entree;
    do
    {
       cout << "Entrez une valeur positif (0 pour sortir) "; cin >> entree;
       if(entree >  0) {moy = moy + entree; cmpt++;}
       else if(entree <  0) cout << "Erreur! valeur positif !" << endl;
    } while(entree != 0);

    if(cmpt==0) cout << "Pas de moyenne " << endl;
    else
    {
        moy = moy / cmpt;
        cout << "La moyenne des " << cmpt << " valeurs = " << moy << endl;
    }
    return 0;
}

EXERCICE 12

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper un entier N et qui calcule u(N) défini par :
u(0)=3
u(1)=2
u(n)=n.u(n-1)+(n+1).u(n-2)+n

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation d'un for.
• Étude d'un algorithme usuel : calcul d'une suite récurrente assez difficile.
• Modélisation d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>

int main()
{    int N, n=0;
    double unm2, unm1, un;

    cout<<"Tapez la valeur de N : "; cin>>N;
    unm2 = 3;
    unm1 = 2;
    if (N==0) un=unm2;
    else if (N==1) un=unm1;
         else for (n=2; n <= N; n++)
         { un=n*unm1+(n+1)*unm2+n; unm2=unm1; unm1=un;
           cout<<"u("<< n << ")="<< un <<endl;
         }

    cout<<"u("<< N <<")=" << un << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 13

Écrire un programme qui demande de saisir 10 entiers et qui affiche le nombre d'occurrences de la note la plus haute.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation d'un for.
• Étude d'un algorithme usuel de difficulté moyenne : calcul du nombre d’occurrence d'une valeur.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{   const int N=10;
    int cmpt=1,entree,maxi;
    cout << " Entree un entier "; cin >> entree;
    maxi = entree;

    for(int i=0; i < N; i++)
    {
      cout << " Entree un entier "; cin >> entree;
      if(entree == maxi) cmpt++;
      else if(entree > maxi) {maxi=entree;cmpt=1;}
    }

    cout << "La plus grande des " << N << " valeurs = " << maxi
       << " avec une occurrence de " << cmpt << " fois " << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 14

Écrire un programme qui demande de saisir un entier N et qui affiche N!.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation du for.
• Étude d'un algorithme usuel : calcul d'une factorielle.
• Modélisation d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int n ;
    double fact = 1;

    cout << "Tapez un entier : "; cin>>n;
    for(int i=2; i<=n; i++) fact=fact*i;

    cout << "Le factoriel " << n << "! = " << fact <<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 15

Écrire un programme qui demande de saisir un entier et qui indique si cet entier est premier ou non.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation d'un while de difficulté moyenne.
• Étude d'un algorithme usuel assez difficile : primarité d'un entier.
• Modélisation d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int n;
    bool premier = true;
    int d = 2;

    cout<<"Veuillez saisir un entier : "; cin>>n;

    if (n<=1) premier = false;
    else {
        while(premier==true && d*d<=n)
            if(n%d==0) premier=false; else d=d+1;
    }

    if(premier) cout<<n<<" est premier"<<endl; 
    else cout<<n<<" n'est pas premier"<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 16

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de saisir un entier N et qui affiche le nombre de nombres premiers inférieurs ou égaux à N.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation des boucles for et while.
• Imbrication de boucles.
• Lire précisément un énoncé.
• Modélisation assez complexe d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int N, i, nb=0, d;
    bool est_premier;

    cout<<"Tapez la valeur de N : "; cin>>N;

    for(i=2;i<=N;i++)
    {
        /* ecrire un programme qui teste si i est premier */
        est_premier=true;
        d=2;
        while(est_premier && d*d<=i)
            if(i%d==0) est_premier=false; else d++;

        if(est_premier==true) nb++;
    }

    cout<<"Le nombre de nombre premiers inférieurs ou égaux à "
	<<N<<" est "<<nb<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 17

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de saisir un entier N et qui affiche le N-ième nombre premier.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation des boucles for et while.
• Imbrication de boucles assez complexe.
• Lire précisément un énoncé.
• Modélisation assez complexe d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int N, i=1, nb=0, d;
    bool est_premier;

    cout<<"Tapez la valeur de N : "; cin>>N;

    while(nb<N)
    {
        i++;
        est_premier=true;
        d=2;
        while(est_premier && d*d<=i)
            if(i%d==0)est_premier=false; else d++;

        if(est_premier==true) nb++;
    }

    cout<<"Le N-ième nombre premier est "<<i<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 18

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de saisir un entier N et qui affiche la figure suivante.

N=1
*
N=2
**
*
N=3
***
**
*

et ainsi de suite

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation des boucles for.
• Imbrication de boucles assez complexe.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int N;

    cout<<"Tapez la valeur de N : "; cin>>N;

    for(int i=1;i<=N;i++)
    {
        for(int j=1; j<=N+1-i; j++) cout<<"*";
        cout<<endl;
    } 
    return 0;
}

EXERCICE 19

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de saisir un entier N et qui affiche la figure suivante.

N=1
*
N=2
**
 *
N=3
***
 **
  *

et ainsi de suite.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation des boucles for.
• Imbrication de boucles.
• Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int N;

    cout<<"Tapez la valeur de N : "; cin>>N;

    for(int i=1; i<=N; i++)
    {
        for(int j=1; j<i; j++) cout<<" ";
        for(int j=1; j<=N+1-i; j++) cout<<"*";
        cout<<endl;
    } 
    return 0;
}

EXERCICE 20

On considère la suite hongroise : u(0)=a (a entier)
si u(n) pair alors u(n+1)=u(n)/2 sinon u(n+1)=3*u(n)+1

Pour toutes les valeurs a, il existe un entier N tel que u(N)=1 (conjecture admise).

a) Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper a et qui affiche toutes les valeurs de u(n) de n=1 à n=N.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation du while.
• Lire précisément un énoncé.
• Modélisation assez complexe d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a, n, u;
    cout<<"Tapez la valeur de a : "; cin>>a;
    n = 0;
    u = a;

    while(u!=1)
    {
        if(u%2==0) u=u/2; else u=3*u+1;
        n++;
        cout<<"u("<<n<<")="<<u<<endl;
    }
    return 0;
}

b) Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper un entier M puis qui cherche la valeur de a comprise entre 2 et M qui maximise la valeur de N. On appelle A cette valeur. Le programme doit afficher la valeur A et la valeur N correspondante.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Utilisation du while et du for.
• Imbrication de boucles.
• Lire précisément un énoncé.
• Modélisation assez complexe d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a,n,u,M, amax,nmax;
    cout<<"Tapez la valeur de M : "; cin>>M;
    amax = 2;
    nmax = 2;

    for(a=3; a<=M; a++)
    {
        n = 0;
        u = a;
        while (u!=1)
        {
           if(u%2==0) u=u/2; else u=3*u+1;
           n++;
        }
        if (n>nmax) { amax=a; nmax=n; }
    }
    cout<<"La valeur de A est :"<< amax <<endl;
    cout<<"La valeur de N correspondante est :"<< nmax <<endl;

    return 0;
}

Les structures de contrôles/Exercices if...else et switch

Exercices

EXERCICE 1

Écrire un programme qui résout l' équation AX+B=0. Bien évidemment, on n'oubliera pas tous les cas particuliers (notamment les cas "tout x est solution" et "pas de solution").

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• Modélisation d'un problème mathématique simple.
• Utilisation de if imbriqués.
• L'utilisation de cin et de cout.
• L'affectation.

Voici le fichier source :

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{       double a,b,x=0;

    cout <<"Entrer la valeur de a" << endl; cin >> a ;
    cout <<"Entrer la valeur de b" << endl; cin >> b ;
    cout << " On trouve la solution de " << a << "x + " << b << " = 0 " << endl;

    if (a==0)
        if (b==0) cout << " tout est solution" << endl;
        else cout << " pas de solution" << endl;
    else
    {
      x = -b/a ;
      cout << " La solution est x = " << x << endl;
    }
    return 0;
}

EXERCICE 2

Écrire un programme qui demande à l'utilisateur de taper 5 entiers et qui affiche le plus grand. Le programme ne devra utiliser que 2 variables.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• Recherche du plus grand élément.
• Utilisation du if.
• L'utilisation de cin et de cout.
• L'affectation.

Voici le fichier source :

#include <iostream>
// Exercice 8 Chapitre 2
using namespace std;

int main()
{
    int a,maxv;

    cout << "Tapez la valeur numéro 1 : "; cin>>a; maxv=a;
    cout << "Tapez la valeur numéro 2 : "; cin>>a; if(a>maxv) maxv=a;
    cout << "Tapez la valeur numéro 3 : "; cin>>a; if(a>maxv) maxv=a;
    cout << "Tapez la valeur numéro 4 : "; cin>>a; if(a>maxv) maxv=a;
    cout << "Tapez la valeur numéro 5 : "; cin>>a; if(a>maxv) maxv=a;

    cout << "Le plus grand valeur vaut : " << maxv << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 3

Écrire un programme qui résout l’équation ax²+bx+c=0 en envisageant tous les cas particuliers.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• L'affectation.
• Évaluation d'expressions "complexes".
• Utilisation de la bibliothèque cmath.
• Structure de if... else imbriquées avec de nombreux cas particuliers.
• Proposition d'un jeu de tests complet pour gérer ces cas particuliers.
• Modélisation d'un problème issu des mathématiques.

Voici le fichier source :

#include <iostream>
#include <cmath>

using namespace std;

int main()
{
    double a, b, c, re1, re2, im, delta;
    cout << "Entrez a : " ;   cin >> a ;
    cout << "Entrez b : " ;   cin >> b ;
    cout << "Entrez c : " ;   cin >> c ;

    cout << "Ce programme trouve la solution de " << a << "x^2 + "
       << b << " x + " << c << " = 0 " << endl << endl;

    if (a == 0)  // Il s'agit d'une équation linéaire
    {
        if (b!=0)
        {
            re1 = -c/b ;
            cout << "la solution est " <<  re1 << endl;
        } // Équation linéaire
        else if (c==0) cout << " Tout x est solution " << endl;
             else cout << " Il n'y a pas de solution " << endl;
    }
    else        // Il s'agit d'une équation quadratique
    {
        delta = (b*b)-(4*a*c); 

        if(delta > 0) // Il y a deux solutions réelles
        {
            re1 = (-b-sqrt(delta))/(a*2);
            re2 = (-b+sqrt(delta))/(a*2);
            cout << "Les solutions réelles sont : " << re1 << " et " << re2 << endl;
        }
        else if(delta < 0) // Il y a deux solutions complexes
        {
            re1 = -b/(a*2);
            im =  sqrt(-delta)/(a*2);
            cout << "Les solutions complexes sont : " << re1 << " + i" << im <<
                " et z2 = " << re1 <<  " - i" << im << endl;
        }
        else //  on arrive ici seulement si delta == 0
        {
            re1 = -b/(2*a);
            cout << "il y a 1 solution : = " << re1 << endl ;
        }
    }
    return 0;
}

EXERCICE 4

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir les coordonnées de 4 points A, B, C et D puis qui affiche les informations suivantes : * si A et B sont confondus, on affiche ‘A et B sont confondus’ ;

• si C et D sont confondus, on affiche ‘ C et D sont confondus’ ;

ù si A et B ne sont pas confondus et si C et D ne sont pas confondus , on affiche soit ‘AB et CD sont parallèles’, soit 'AB et CD sont confondues', soit ‘AB et CD sont sécantes’. Dans ce dernier cas, on affiche les coordonnées de l'intersection de AB et de CD.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• L'affectation.
• Structure de if... else imbriquées.
• Modélisation d'un problème issu de la géométrie sous forme informatique.
• Traiter de manière informatique une suite de calculs mathématiques relativement longue *comportant de nombreux cas particuliers.
• Proposition d'un jeu de tests complet pour gérer ces cas particuliers.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    double XA,YA,XB,YB,XC,YC,XD,YD,XI,YI;
    double DX1,DY1,R1,DX2,DY2,R2,K;

    cout << "Tapez l'abscisse de A : "; cin >> XA;
    cout << "Tapez l'ordonnée de A : "; cin >> YA;
    cout << "Tapez l'abscisse de B : "; cin >> XB;
    cout << "Tapez l'ordonnée de B : "; cin >> YB;
    cout << "Tapez l'abscisse de C : "; cin >> XC;
    cout << "Tapez l'ordonnée de C : "; cin >> YC;
    cout << "Tapez l'abscisse de D : "; cin >> XD;
    cout << "Tapez l'ordonnée de D : "; cin >> YD;

    DX1 = XB - XA;
    DY1 = YB - YA;
    DX2 = XD - XC;
    DY2 = YD - YC;

    if (DX1==0 && DY1==0)
        cout << "A et B sont confondus" << endl;
    if (DX2==0 && DY2==0)
        cout << "C et D sont confondus" << endl;
    else
	{
        K=DX1*DY2-DX2*DY1;
	    if (K==0)
		{
            if (DX1*(YC-YA)==DY1*(XC-XA))
                cout << "AB et CD sont confondues." << endl;
            else cout << "AB et CD sont parallèles." << endl;
        }
        else
        {
            cout<<"Les droites sont sécantes."<<endl;
            R1=YA*XB-XA*YB;
            R2=YC*XD-XC*YD;
            XI=(R1*DX2-R2*DX1)/K;
            YI=(R1*DY2-R2*DY1)/K;
            cout<<"L'abscisse de l'intersection est : "<<XI<<endl;
            cout<<"L'ordonnée de l'intersection est : "<<YI<<endl;
        }
    }
    return 0;
}

EXERCICE 5

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir un entier X et qui affiche la valeur absolue de X.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• Utilisation rudimentaire du if.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int X;
    cout<<"Tapez la valeur de X :"; cin>>X;
    if (X<0) X = -X;
    cout<<"La valeur absolue de X est : "<<X<<endl;
    return 0;
}
</pre>
}}

=== EXERCICE 6 ===
Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir deux entiers strictement positifs A et B et qui indique si A est divisible par B.
{{Boîte déroulante|titre=Solution|contenu=
Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :
*La notion de variables et leur déclaration.
*L'utilisation de <code>cin</code> et de <code>cout</code>.
*Utilisation du <code>if...else...</code>.
*Validation de données.
Voici le fichier source :
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int A,B;

    cout<<"Tapez la valeur de A : ";cin>>A;
    cout<<"Tapez la valeur de B : ";cin>>B;

    if (A<=0) cout<<"A n'est pas valide !"<<endl;
    else if (B<=0) cout<<"B n'est pas valide !"<<endl;
    else if (A%B==0) cout<<A<<" est divisible par "<<B<<endl;
    else cout<<A<<" n'est pas divisible par "<<B<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 7

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir 3 entiers A, B et C et qui indique si C est compris entre A et B, bornes incluses.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• Utilisation du if...else....
• Utilisation des opérateurs logiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int A,B,C;

    cout<<"Tapez la valeur de A : ";cin>>A;
    cout<<"Tapez la valeur de B : ";cin>>B;
    cout<<"Tapez la valeur de C : ";cin>>C;

    if( (C>A && C<B)||(C<A && C>B)) cout<<"C est compris entre A et B"<<endl;
	else cout<<"C n'est pas compris entre A et B"<<endl;

    return 0;
}

EXERCICE 8

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir 4 entiers A, B, C et D, puis qui indique quelle est l'intersection des intervalles [AB] et [CD].

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• Utilisation du if...else....
• Utilisation des opérateurs logiques.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    double a=2,b=10,c=-2,d=5,minintv,maxintv;

    cout << "Le premier intervalle [A , B] : ";
    cout << "Tapez la valeur de A : "; cin >> a;
    cout << "Tapez la valeur de B : "; cin >> b;
    cout << "Le deuxième intervalle [C , D] : ";
    cout << "Tapez la valeur de C : "; cin >> c;
    cout << "Tapez la valeur de D : "; cin >> d;


    // Attention ce programme ne fonctionne correctement que si b > a et d > c
    // Ce défaut peut être corrigé : comment ?


    if(a > c) minintv = a; else minintv = c;
    if(b < d) maxintv = b; else maxintv = d;

	if (minintv > maxintv) cout << "L'intersection est vide." << endl;
    else if (minintv == maxintv) cout << "L'intersection ne comporte qu'une valeur :" << minintv << endl;
         else cout << "L'intersection des intervalles  [" << a << ";" << b << "]"
            << " et [" << c << ";"  << d << "] est l'intervalle [" << minintv << ";" << maxintv << "]" << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 9

Écrire un programme qui demande à l’utilisateur de saisir un entier A puis qui affiche "ERREUR" si A n'est pas un nombre impair compris entre 83 et 101 bornes incluses. Dans le cas contraire, on affiche "PAS D'ERREUR".

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• La notion de variables et leur déclaration.
• L'utilisation de cin et de cout.
• Utilisation du if...else....
• Utilisation des opérateurs logiques.
• Proposition d'un jeu de tests complet.

Voici le fichier source :

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int A;

    cout<<"Tapez la valeur de A : ";cin>>A;
    if (A%2==0 || A<83 || A>101) cout<<"ERREUR"<<endl; 
	else cout<<"PAS D'ERREUR"<<endl;

    return 0;
}

Les fonctions

Utilisation des fonctions

Le C++ est un langage procédural (entre autres paradigmes), on peut définir des fonctions qui vont effectuer une certaine tâche. On peut paramétrer des fonctions qui vont permettre de paramétrer cette tâche et rendre ainsi les fonctions réutilisables dans d'autres contextes.

Exemple général trivial :

#include <iostream>
using namespace std;

int doubleur(int a_locale_doubleur) // Mise en évidence facultative mais très pédagogique de la portée locale de la variable.
{
    return 2*a_locale_doubleur;
}

int main()
{
    int nombre = 21;
    cout << doubleur(nombre) << endl; // 42.
    return 0;
}

Compléments indispensables pour les débutants

• On indique devant le nom de la fonction la nature du return : int, string, char, double... (void en l'absence de return).
• Les variables définies localement restent locales. On peut ajouter au nom de la variable un affixe comme au début de la page, avec par exemple _locale_ et le nom de la fonction, pour plus de facilité de relecture pour les grands débutants, mais cela n'est pas habituel.
• Une fonction pourra appeler d'autres fonctions et ainsi de suite.
• Une fonction peut même s'appeler elle-même : on parle alors de fonctions récursives.
• Limitations ("Ce ne sont pas des bugs, ce sont des fonctionnalités !") actuelles du C++ :
  • Le returnpeut être un tableau (c'est-a-dire que la fonction peut renvoyer un tableau).
  • Le return renvoie une seule valeur.

Prototype d'une fonction

Le prototype va préciser le nom de la fonction, donner le type de la valeur de retour de la fonction (void quand il n'y a pas de retour), et donner les types des paramètres éventuels, ainsi que leurs éventuelles valeurs par défaut. Le prototype d'une fonction est facultatif. Si on ne met pas de prototype, on devra rédiger la fonction avant le main, au lieu de la rédiger après ou dans un fichier séparé (extension .h).

syntaxe

type identificateur(paramètres);

Exemple

// prototype de la fonction f :
double f(double x,double y);

Rôle

Le rôle d'un prototype n'est pas de définir les instructions de la fonction, mais donner sa signature. Il est utilisé pour spécifier que la fonction existe, et est implémentée ailleurs (dans un autre fichier, une librairie, ou à la fin du fichier source).

On les trouve principalement dans les fichiers d'en-tête (extension .h).

Définition d'une fonction

La définition va reprendre le prototype mais va préciser cette fois le contenu de la fonction (le corps).

Syntaxe

type identificateur(paramètres)
{
    ... Liste d'instructions ...
}

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

// définition de la fonction f :
double f(double x, double y)
{
    double a;
    a = x*x + y*y;
    return a;
}

int main()
{
    double u, v, w;
    cout << "Tapez la valeur de u : "; cin >> u;
    cout << "Tapez la valeur de v : "; cin >> v;

    w = f (u, v); //appel de notre fonction

    cout << "Le résultat est " << w << endl;
    return 0;
}

Exemple avec prototype

#include <iostream>
using namespace std;

// prototype de la fonction f :
double f(double x, double y);

int main()
{
    double u, v, w;
    cout << "Tapez la valeur de u : "; cin >> u;
    cout << "Tapez la valeur de v : "; cin >> v;

    w = f (u, v); //appel de notre fonction

    cout << "Le résultat est " << w << endl;
    return 0;
}

// définition de la fonction f :
double f(double x, double y)
{
    double a;
    a = x*x + y*y;
    return a;
}

Dans cet exemple, le prototype est nécessaire, car la fonction est définie après la fonction main qui l'utilise. Si le prototype est omis, le compilateur signale une erreur.

Portée des variables

Présentation

Une fonction peut accéder :

• à ses différents paramètres,
• à ses variables définies localement,
• aux variables globales (on évitera au maximum d'utiliser de telles variables).

On appelle environnement d'une fonction l'ensemble des variables auxquelles elle peut accéder. Les différents environnements sont donc largement séparés et indépendants les uns des autres. Cette séparation permet de mieux structurer les programmes.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int b;  // variable globale

double f(double x, double y)
{
    double a;  // variable locale à la fonction f
    a = x*x + y*y;
    return a;
}

double g(double x)
{
    int r, s, t;  // variables locales à la fonction g
    /* ... */
}

int main()
{
    double u, v, w;  // variables locales à la fonction main
    /* ... */
    return 0;
}

• b est une variable globale (à éviter : une structure la remplace avantageusement !).
• f peut accéder
  • à ses paramètres x et y.
  • à sa variable locale a.
  • à la variable globale b.
• g peut accéder
  • à son paramètre x.
  • à ses variables locales r,s et t.
  • à la variable globale b.
• la fonction main peut accéder
  • à ses variables locales u,v et w.
  • à la variable globale b.

Passage de paramètres par pointeur

Passer un paramètre par pointeur permet de modifier la valeur pointée en utilisant l'opérateur de déréférencement *.

Pour passer un pointeur comme argument de fonction, il faut en spécifier le type dans la définition de la fonction et (si pertinent), dans le prototype de la fonction, comme ceci :

void passagePointeur(int *);  // Prototype d'une fonction renvoyant void
// et prenant comme argument un pointeur vers un int

void passagePointeur(int * ptr)  // Définition d'une fonction renvoyant void
// et prenant comme argument un pointeur vers un int appelé ptr
{
    /* ... */
}

De même, il faut, lors de l'appel de fonction, non pas spécifier le nom de la variable comme lors d'un passage par valeur, mais son adresse. Pour ceci, il suffit de placer le signe & devant la variable.

int a = 5;  // Initialisation d'une variable a, de valeur 5
passageValeur( a  );  // Appel d'une fonction par valeur
passagePointeur( &a );  // Appel d'une fonction par pointeur

Notez donc le & devant la variable, ceci a pour effet de passer l'adresse mémoire de la variable.

Examinons le programme simple suivant :

#include <iostream>
using std::cout;

void passagePointeur(int *);
void passageValeur(int);

int main()
{
   int a = 5;
   int b = 7;

   cout << "a : " << a << endl;
   cout << "b : " << b;  // Affiche les deux variables

   passageValeur (a);  // Appel de la fonction en passant la variable a par valeur
   // Une copie de la valeur est transmise à la fonction

   passagePointeur (&b);  // Appel de la fonction en passant l'adresse de la variable b par pointeur
   // Une copie de l'adresse est transmise à la fonction

   cout << endl;
   cout << "a : " << a << endl;
   cout "b : " << b;  // Réaffiche les deux variables
   
   system ("PAUSE");
   return 0;
}

void passagePointeur(int * ptr)
{
   int num = 100;
   cout << endl;
   cout "*ptr : " << *ptr;  // Affiche la valeur pointée

   * ptr = 9;  // Change la valeur pointée;

   ptr = &num;  // <-- modification de l'adresse ignorée par la fonction appelante
}

void passageValeur(int val)
{
   cout << endl;
   cout "val : " << val;

   val = 12;  // <-- modification de la valeur ignorée par la fonction appelante
}

On affiche les deux variables puis on appelle les deux fonctions, une par valeur et une par pointeur. Puis on affiche dans ces deux fonctions la valeur et on modifie la valeur. De retour dans main, on réaffiche les deux variables a et b. a, qui a été passée par valeur, n'a pas été modifiée et a toujours sa valeur initiale (5), spécifiée à l'initialisation. Or, b n'a plus la même valeur que lors de son initialisation, 7, mais la valeur de 9. En effet, lors d'un appel par valeur, une copie de cette valeur est créée, donc lorsqu'un appel de fonction par valeur est effectué, on ne modifie pas la valeur d'origine mais une copie, ce qui fait que lorsqu'on retourne dans la fonction d'origine, les modifications effectuées sur la variable dans la fonction appelée ne sont pas prises en comptes. En revanche, lors d'un appel par pointeur, il s'agit de la variable elle même qui est modifiée (puisqu'on passe son adresse). Donc si elle est modifiée dans la fonction appelée, elle le sera également dans la fonction appelante.

Les avantages sont que cet appel nécessite moins de charge de travail pour la machine. En effet, par valeur, il faut faire une copie de l'objet, alors que par pointeur, seule l'adresse de l'objet est copiée. L'inconvénient, c'est qu'on peut accidentellement modifier dans la fonction appelée la valeur de la variable, ce qui se répercutera également dans la fonction appelante. La solution est simple : il suffit d'ajouter const dans le prototype de fonction de cette manière :

void passagePointeur(const int *);
// En d'autres termes, un pointeur vers un int constant

ainsi que la définition de fonction comme ceci :

void passagePointeur(const int * ptr)
{
    // * ptr = 9;  // <- maintenant interdit
}

En recompilant le programme mis plus haut avec ces deux choses, on constate un message d'erreur indiquant que l'on n'a pas le droit de modifier une valeur constante.

Passage de paramètres par référence

Passer un paramètre par référence a les mêmes avantages que le passage d'un paramètre par pointeur. Celui-ci est également modifiable. La différence est que l'opérateur de déréférencement n'est pas utilisé, car il s'agit déjà d'une référence.

Le passage de paramètre par référence utilise une syntaxe similaire au passage par pointeur dans la déclaration de la fonction, en utilisant & au lieu de *.

Par exemple :

 void incrementer(int& value)
 // value : référence initialisée quand la fonction est appelée
 {
     value++;
     // la référence est un alias de la variable passée en paramètre
 }
 
 void test()
 {
     int a = 5;
     cout << "a = " << a << endl;  // a = 5
 
     incrementer(a);
 
     cout << "a = " << a << endl;  // a = 6
 }

Le paramètre ainsi passé ne peut être qu'une variable. Sa valeur peut être modifiée dans la fonction appelée, à moins d'utiliser le mot const :

void incrementer(const int& value)
{
    value++;  // <- erreur générée par le compilateur
}

void test()
{
    int a = 5;
    cout << "a = " << a << endl;
    incrementer(a);
    cout << "a = " << a << endl;
}

La question que l'on peut se poser est puisque le passage par référence permet de modifier le paramètre, pourquoi l'en empêcher, et ne pas utiliser un simple passage par valeur ? La réponse se trouve lorsqu'on utilise des objets ou des structures. Le passage par valeur d'un objet ou d'une structure demande une recopie de la valeur de ses membres (utilisant un constructeur de recopie pour les objets). L'avantage de passer une référence est d'éviter la recopie. Le mot const permet de garantir qu'aucun membre de l'objet ou de la structure n'est modifié par la fonction.

Pointeur de fonction

Un pointeur de fonction stocke l'adresse d'une fonction, qui peut être appelée en utilisant ce pointeur.

La syntaxe de la déclaration d'un tel pointeur peut paraître compliquée, mais il suffit de savoir que cette déclaration est identique à celle de la fonction pointée, excepté que le nom de la fonction est remplacé par (* pointeur).

Obtenir l'adresse d'une fonction ne nécessite pas l'opérateur &. Il suffit de donner le nom de la fonction seul.

Exemple :

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

int (* pf_comparateur)(int a, int b);
// peut pointer les fonctions prenant 2 entiers en arguments et retournant un entier

int compare_prix(int premier, int second)
{
    return premier - second;
}

int main()
{
    pf_comparateur = &compare_prix;
    cout << "compare 1 et 2 : " << (*pf_comparateur)(1, 2) << endl;
    return 0;
}

La syntaxe d'appel à une fonction par un pointeur est identique à l'appel d'une fonction classique.

Passage de fonctions en paramètre

Il s'agit en fait de passer un pointeur de fonction.

Exemple :

void sort_array( int[] data, int count, int (* comparateur_tri)(int a, int b) );

Pour clarifier la lecture du code, il est préférable d'utiliser l'instruction typedef :

typedef int (* pf_comparateur)(int a, int b);

void sort_array( int[] data, int count, pf_comparateur comparateur_tri );

Exercices

Exercice 1

Créez une fonction factorielle pour calculer la factorielle d'un entier n. Elle retourne un entier long. Créez une fonction non récursive.

Aide

La factorielle (noté ! en mathématiques) se définit ainsi :
!1 = 1 = 1
!2 = 2 x 1 = 2
!3 = 3 x 2 x 1 = 6
!4 = 4 x 3 x 2 x 1 = 24

Solution

Voici le code source:

long factorielle(int n)
{
  long r = 1;
  while (n-- > 0)
    r *= n;
  return r;
}

Exercice 2

Créez une autre fonction factorielle mais récursive cette fois.

Aide

Une fonction récursive est une fonction qui s'appelle elle-même.
!n = n x !(n - 1)

Solution

Voici le code source:

long factorielle(long n)
{
  if (n == 1) return 1;
  return n*factorielle(n - 1);
}

Exercice 3

Donner la déclaration d'un pointeur fct sur la dernière fonction factorielle.

Solution

Voici le code:

long (*fct)(long);

Exercice 4

En C++, les systèmes callback sont des systèmes qui enregistrent des fonctions, afin de les exécuter en cas d'évènement (comme par exemple si on touche le clavier).

Albert n'est pas fort en maths. Il veut un système pour faire des racines carrées, des carrés, des cosinus et des factorielles. Il utilise l'environnement callback situé dans l'annexe 1. Cet environnement crée une structure f_maths, qui enregistre une fonction et son symbole mathématique. Pour utiliser sa calculatrice, il doit enregistrer correctement les fonctions dans le gestionnaire. Ensuite, le programme interroge l'utilisateur pour entrer le symbole de son opération. Puis, l'utilisateur entre sa valeur et le programme effectue l'opération. Compléter le programme en annexe avec la fonction main() uniquement.

Annexe 1

Système :

#include <cmaths>
#include <stdio.h>

typedef double (*fct)(double);
int nb_fct;

struct f_maths { fct fonction; char symb; };

f_maths gestionnaire[10];

void initialiser(){ nb_fct = 0; }

double carré(double a) { return a * a; }

double factorielle(double n)
{
  if (n == 1) return 1;
  return n*factorielle(n - 1);
}

void enregistrer(fct f, char sy)
{
  struct s;
  s.fonction = f;
  s.symb = sy;
  gestionnaire[nb_fct++] = s;
}

void executer()
{
  char sy;
  double val;
  printf("Entrer le symbole:\n");
  scanf("%c", &sy);
  printf("Entrer la valeur:\n");
  scanf("%g", &val);
  for(int i = 0; i < nb_fct; i++)
    if (gestionnaire[i].symb == sy)
    {
      printf("Le résultat est %g.\n", (*gestionnaire[i].fonction)(val);
      return;
    }
  printf("Aucune fonction trouvée.\n");
}

Aide

Pour faire des cosinus et des racines carrées, cmaths contient les fonctions cos() et sqrt().

Voir aussi

• Exercices

Les fonctions/Exercices

Exercices sur les fonctions

EXERCICE 1

Écrire une fonction distance ayant comme paramètres 4 doubles xa,ya et xb,yb qui représentent les coordonnées de deux points A et B et qui renvoie la distance AB. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Création de fonction simple.
• Passage de paramètres par valeur.
• Utilisation de return.
• Appel d'une fonction.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;
#include <cmath>

double distance(double xa, double ya, double xb, double yb)
{
    double dx, dy;
    dx = xb - xa;
    dy = yb - ya;
    return sqrt(dx*dx + dy*dy);
}

int main()
{
    double x1, y1, x2, y2, d;

    cout << "Tapez l'abscisse de A : "; cin >> x1;
    cout << "Tapez l'ordonnée de A : "; cin >> y1;
    cout << "Tapez l'abscisse de B : "; cin >> x2;
    cout << "Tapez l'ordonnée de B : "; cin >> y2;

    d = distance(x1, y1, x2, y2);

    cout << "La distance AB vaut : " << d << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 2

Écrire une fonction f ayant comme paramètres un double x et un booléen ok et qui renvoie un double par un return. La fonction renvoie par un return la racine carrée de (x-1)*(2-x). La fonction renvoie par l'intermédiaire de la variable ok la valeur true si la fonction est définie au point x, false sinon. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Création de fonction simple.
• Passage de paramètres par valeur et par référence.
• Utilisation de return.
• Paramètres en entrées et en sorties d'une fonction.
• Appel d'une fonction.
• Jeu de tests d'une fonction.

Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;
#include <cmath>

double f(double x, bool &ok)
{
    double r=0;

    if(x>=1 && x<=2) { r = sqrt((x-1)*(2-x)); ok = true;}
    else ok = false;
    return r;
}

int main()
{
    double x, y;
    bool ok;
    cout << "Tapez x :"; cin >> x;
    y = f(x, ok);
    if (ok) cout << "f(x) vaut :" << y << endl;
    else cout << "x n'est pas correct" << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 3

Écrire une fonction f ayant en paramètre un entier et qui renvoie par un return un booléen : true si l'entier est premier et false sinon. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Création de fonction simple.
• Appel d'une fonction.
• Validation des données avant l'appel d'une fonction.
• Fonction renvoyant un booléen.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;
#include <cmath>

bool f(int x)
{
    bool r=true;
    int d=2;
    while(r && d*d<=x) if(x%d==0) r=false; else d++;
    return r;
}

int main()
{
    int x;
    bool premier;
    do{
        cout << "Tapez x :"; cin >> x;
    } while (x<=0);
    premier = f(x);
    if(premier) cout << "x est premier" << endl;
    else cout << "x n'est pas premier" << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 4

Écrire une fonction f ayant comme paramètre un entier n et qui renvoie le n-ième nombre premier : cette fonction utilisera la fonction du 3). Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Création de fonctions simples.
• Appel de fonction.
• Fonction qui appelle une autre fonction.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

bool premier(int x)
{
    bool r = true;
    int d = 2;
    while (r && d*d<=x)
        if (x%d == 0) r=false; else d++;
    return r;
}

int Npremier(int N)
{
    int nb = 0;
    int i = 2;

    while (nb != N)
    {
        if (premier(i)) nb++;
        i++;
    }
    return (i - 1);
}

int main()
{
    int N, p;
    cout << "Tapez la valeur de N : "; cin >> N;
    p = Npremier(N);
    cout << "Le N-ième nombre premier est : " << p << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 5

Écrire une fonction swap ayant en paramètres 2 entiers a et b et qui échange les contenus de a et de b. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Création de fonction simple.
• Appel d'une fonction.
• Passage de paramètres par références.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

void swap(int &x, int &y)
{
    int temp;
    temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

int main()
{
    int a, b;
    cout << "Tapez a :"; cin >> a;
    cout << "Tapez b :"; cin >> b;
    swap(a, b);
    cout << "a vaut : " << a << endl;
    cout << "b vaut : " << b << endl;

    return 0;
}

EXERCICE 6

Écrire une fonction f ayant en paramètres un tableau t de taille quelconque et un entier n indiquant la taille du tableau. f doit renvoyer par un return un booleén b indiquant s'il existe une valeur comprise entre 0 et 10 dans les n premières cases du tableau t. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Ecriture d'une fonction ayant comme paramètre un tableau de taille quelconque.
• Recherche d'un élément dans un tableau vérifiant une propriété.
• Utilisation de return.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

void saisir(int t[], int n)
{
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        cout << "Tapez la valeur numéro " << i << " : ";
        cin >> t[i];
    }
}

bool f(int t[], int n)
{
    bool trouve = false;
    int i=0;
    while(!trouve && i<n)
        if(t[i]>=0 && t[i]<=10) trouve=true;
        else i++;
    return trouve;
}

int main()
{
    int a[10];
    saisir(a, 10);
    bool b;

    b = f(a, 10);
    if (b) cout << "Il existe une valeur entre 0 et 10" << endl;
    else cout << "Il n'existe pas de valeurs entre 0 et 10" << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 7

Écrire une fonction f ayant en paramètres un tableau t de taille quelconque et un entier n indiquant la taille du tableau. f doit renvoyer par un return le nombre de valeurs comprises entre 0 et 10 dans les n premières cases du tableau t. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Écriture d'une fonction ayant comme paramètre un tableau de taille quelconque.
• Compter le nombre d'éléments dans un tableau vérifiant une propriété.
• Utilisation de return.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

void saisir(int t[], int n)
{
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        cout << "Tapez la valeur numero " << i << " : ";
        cin >> t[i];
    }
}

int f(int t[], int n)
{
    int nb=0;
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
        if(t[i]>=0 && t[i]<=10) nb++;
    return nb;
}

int main()
{
    int a[10];
    saisir(a, 10);
    int x;
    x = f(a, 10);
    cout << "Il y a " << x << " valeur(s) entre 0 et 10" << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 8

Écrire une fonction f ayant en paramètres un tableau t de taille quelconque et un entier n indiquant la taille du tableau. f possède un autre paramètre v , entier passé par référence. f doit renvoyer par un return un booleén b indiquant s'il existe une valeur comprise entre 0 et 10 dans les n premières cases du tableau t. Si f renvoie true, v est égal à la valeur de la première case du tableau comprise entre 0 et 10. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Écriture d'une fonction ayant comme paramètre un tableau de taille quelconque.
• Recherche d'un élément dans un tableau.
• Utilisation de return.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

void saisir(int t[], int n)
{
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        cout << "Tapez la valeur numero " << i << " : ";
        cin >> t[i];
    }
}

bool f(int t[], int n, int &v)
{
    bool trouve = false;
    int i=0;
    while (!trouve && i<n)
        if (t[i]>=0 && t[i]<=10) { trouve=true; v=t[i]; }
        else i++;
    return trouve;
}

int main()
{
    int a[10];
    bool b;
    int w;

    saisir(a, 10);
    b = f(a, 10, w);
    if (b)
        cout << "Il existe une valeur entre 0 et 10 : " << w
             << " est la première de ces valeurs." << endl;
    else
        cout << "Il n'existe pas de valeurs entre 0 et 10" << endl;
    return 0;
}

EXERCICE 9

Écrire une fonction f ayant en paramètres un tableau t1 de taille quelconque et un entier n indiquant la taille du tableau, ainsi qu'un tableau t2 de la même taille que t1. f doit renvoyer par un return un entier nb indiquant le nombre de valeurs comprises entre 0 et 10 dans le tableau t1. f doit mettre dans le tableau t2 les différentes valeurs comprise entre 0 et 10 qu'il a rencontrées dans le tableau t1.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Écriture d'une fonction ayant comme paramètre un tableau de taille quelconque.
• Extraction d'un sous-liste d'éléments.
• Utilisation de return.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

void saisir(int t[], int n)
{
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        cout << "Tapez la valeur numero " << i << " : ";
        cin >> t[i];
    }
}

void afficher(int t[], int n)
{
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
        cout << t[i] <<" ";
    cout<<endl;
}

int f(int t1[], int n,int t2[])
{
    int i=0, nb=0;

    for(i=0; i<n; i++)
        if(t1[i]>=0 && t1[i]<=10) { t2[nb] = t1[i]; nb++; }
    return nb;
}

int main()
{
    int a[10], b[10];
    int nb;

    saisir(a, 10);
    nb = f(a, 10, b);
    cout << "VOICI LES VALEURS ENTRE 0 ET 10 : " << endl;
    afficher(b, nb);
    return 0;
}

EXERCICE 10

Écrire une fonction f ayant en paramètres un tableau t de taille quelconque et un entier n indiquant la taille du tableau. f doit renvoyer par un return un entier égal à l'indice de la première case du tableau (parmi les n premières) comprise entre 0 et 10. S'il n'existe pas de telle valeur, la fonction renvoie -1. Tester cette fonction.

Solution

Cet exercice a pour but de vérifier les points techniques suivants :

• Écriture d'une fonction ayant comme paramètre un tableau de taille quelconque.
• Utilisation de return.
• Recherche d'un élément dans un tableau.
• Voici le fichier source :

#include <iostream>
using namespace std;

void saisir(int t[], int n)
{
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        cout << "Tapez la valeur numero " << i << " : ";
        cin >> t[i];
    }
}

int f(int t[], int n)
{
    int i=0, ind=-1;

    while(ind==-1 && i<n)
    if(t[i]>=0 && t[i]<=10) ind=i; else i++;
    return ind;
}

int main()
{
    int a[10];
    int w;

    saisir(a, 10);
    w = f(a, 10);
    if (w!=-1)
        cout << "Il existe une valeur entre 0 et 10. "
             << "l'indice de la première case est " << w << endl;
    else
        cout << "Il n'existe pas de valeurs entre 0 et 10" << endl;
    return 0;
}

Les structures

Présentation

Les structures permettent de regrouper plusieurs variables de nature différente dans une même entité, par exemple des nombres, des booléens, des tableaux de chaines de caractères...

Ainsi, il est possible de construire de nouveaux types plus complexes.

Par comparaison, les tableaux permettent de regrouper seulement plusieurs variables de nature identique dans une même entité : un tableau de chaines de caractères, par exemple, mais pas de booléen en plus.

Une structure permet une meilleure organisation du code en regroupant tous les attributs relatifs à une entité. Par exemple, une structure Voiture peut contenir la marque (chaîne de caractère), le modèle (autre chaîne de caractère), l'année (entier), le kilométrage (entier), le prix (nombre à virgule flottante, ou entier pour représenter un prix en centimes).

Syntaxe

struct identificateur
{
    // liste des différents champs constituant notre structure
    // utilise la même syntaxe que la déclaration de variables
} [variables];

identificateur identifie le nouveau type de données. Une variable de ce type est donc précédé de struct identificateur ou identificateur car le mot struct est optionnel.

[variables] est optionnel et permet de déclarer une ou plusieurs variables de ce nouveau type.

Exemple

L'exemple ci-dessous illustre l'utilisation d'une structure nommée Position comportant deux champs (appelées également variables membres) x et y de type double.

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

struct Position
{
    double x;
    double y;
};

int main()
{
    Position A, B;
    double dx, dy, distance;

    cout << "Tapez l'abscisse de A : ";  cin >> A.x;
    cout << "Tapez l'ordonnée de A : ";  cin >> A.y;
    cout << "Tapez l'abscisse de B : ";  cin >> B.x;
    cout << "Tapez l'ordonnée de B : ";  cin >> B.y;
 
    dx = A.x - B.x;
    dy = A.y - B.y;
    distance = sqrt( dx*dx + dy*dy );

    cout << "La distance AB vaut : " << distance << endl;

    return 0;
}

Les variables A et B sont deux structures de type Position. L'accès à un champ d'une structure se fait par l'opérateur point (.) séparant la variable structure du nom du membre accédé.

Pointeur vers une structure

On peut écrire naturellement

    Point* pA;
    cout << "Tapez l'abscisse de A : ";  cin >> (*pA).x;
    cout << "Tapez l'ordonnée de A : ";  cin >> (*pA).y;

Pour faciliter la lecture et éviter les erreurs, on utilise l'opérateur ->. On peut écrire pA->x à la place de (*pA).x. Attention, *pA.x donne une erreur de compilation, à cause de la priorité des opérateurs.

    Point* pA;
    cout << "Tapez l'abscisse de A : ";  cin >> pA->x;
    cout << "Tapez l'ordonnée de A : ";  cin >> pA->y;

Copier une structure

Copier une structure se fait très simplement

#include <iostream>
using namespace std;
 
struct Point
{
    double x;
    double y;
};
 
int main()
{
    Point A, B;
 
    A.x = 2.0;
    A.y = 3.0;
 
    B = A;
 
    cout << "A a été recopié dans B : " << B.x << ", " << B.y << endl;
 
    return 0;
}

Voir aussi

• Exercices

Les structures/Exercices

Exercices sur les structures

EXERCICE 1

a) Écrire une structure fraction composée de 2 entiers : un numérateur et un dénominateur.
b) Écrire une fonction PGCD de 2 entiers positifs.
c) Écrire une fonction normalise qui normalise une fraction de la manière suivante :
- le numérateur et le dénominateur doivent être premier entre eux
- le dénominateur est positif
d) Écrire une fonction saisir qui permet de saisir une fraction.
e) Écrire une fonction affiche qui affiche une fraction.
f) Écrire une fonction somme qui calcule la somme de 2 fractions. Le résultat doit être normalisé.
g) Écrire 3 autres fonctions : différence, multiplie et divise comme au f)
h) Écrire un programme qui permet de saisir les fractions A, B, D, E et F et qui calcule (A+B)/(D-E*F) .
Le résultat sera affiché à l’écran.

EXERCICE 2

On veut gérer des produits dans un entrepôt. Un produit est défini par : • Un code (entier) • Une désignation (chaîne de caractère) • Prix de vente (réel) • Quantité (entier) Il faut gérer une liste de produits en veillant à ce qu'il n'y ait pas deux produits avec le même code produit. Bien sûr la quantité en stock ne peut pas être négative. L’entrepôt comportera au maximum 100 produits. Sous forme d’un menu, programmer les fonctionnalités suivantes : 1. Ajouter un produit (on tape le code produit et l'intitulé, la quantité est initialisée à 0). 2. Afficher la liste de produits. 3. Afficher les produits en rupture de stock. 4. Rechercher un produit en tapant le code produit. 5. Acheter un produit en tapant le code produit et la quantité achetée. 6. Vendre un produit en tapant le code produit et la quantité vendue et générer le montant à payer 7. Trier les produits par quantité. 8. 6. Quitter

EXERCICE 3

On veut écrire un programme qui permet de gérer une liste de disques. Un disque est défini par un code référence (une chaîne de caractères par exemple "H345"), nom de chanteur, un nom de chanson et prix. Le code référence fera au maximum 9 caractères utiles, le titre du disque et le nom du chanteur feront au maximum 99 caractères utiles.
On veut gérer une liste de disques grâce au menu suivant :

1. Ajouter un disque à la liste.
2. Afficher la liste.
3. Supprimer un disque grâce à son code référence.
4. Afficher tous les disques d'un chanteur donné.
5. Afficher tous les disques ayant un titre donné.
6. Quitter
On veillera à bien décomposer ce problème en différents modules et à mener une réflexion sur les fonctions nécessaires dans chaque module.

Les classes

La notion de classe en programmation orientée objet

Une classe permet de regrouper dans une même entité des données et des fonctions membres (appelées aussi méthodes) permettant de manipuler ces données. La classe est la notion de base de la programmation orientée objet. Il s'agit en fait d'une évolution de la notion de structure, qui apporte de nouvelles notions orientées objet absolument fondamentales. Un objet est un élément d'une certaine classe : on parle de l'instance d'une classe.

L'encapsulation en C++

L'encapsulation est un mécanisme qui interdit d'accéder à certaines données depuis l'extérieur de la classe. Ainsi, un utilisateur de la classe ne pourra pas accéder à tous les éléments de celles-ci. Il sera obligé d'utiliser certaines fonctions membres de la classe (celles qui sont publiques). L'avantage de cette restriction est qu'il empêche par exemple un utilisateur de la classe de mettre les données dans un état incohérent. Vue de l'extérieur, la classe apparaît comme une boîte noire, qui a un certain comportement à laquelle on ne peut accéder que par les méthodes publiques. Cette notion est extrêmement puissante et permet d'éviter de nombreux effets de bord.

L'encapsulation permet de distinguer très nettement ce que fait la classe et sa sémantique précise, de la manière dont on l'implémente. Cette réflexion permet de répondre dans un premier temps à la question Comment utilise-t-on la classe ? Ce n'est que dans un second temps que l'aspect technique entre en jeu et que le programmeur doit répondre à la question Comment vais-je programmer les fonctionnalités de la classe qui ont été spécifiées ? L'encapsulation permet de faire abstraction du fonctionnement interne (c'est-à-dire, l'implémentation) d'une classe et ainsi de ne se préoccuper que des services rendus par celle-ci.

Le C++ implémente l'encapsulation en permettant de déclarer les membres d'une classe avec l'un des mots réservés public, private et protected. Ainsi, lorsqu'un membre est déclaré:

• public, il sera accessible depuis n'importe quelle fonction.
• private, il sera uniquement accessible d'une part, depuis les fonctions qui sont membres de la classe et, d'autre part, depuis les fonctions et classes autorisées explicitement par la classe (par l'intermédiaire du mot réservé friend). Ces dernières fonctions/classes sont appelées fonctions/classes amies de la classe.
• protected, il aura les mêmes restrictions que s'il était déclaré private, mais il sera en revanche accessible par les classes filles.

Le C++ n'impose pas l'encapsulation des membres dans leurs classes. On pourrait donc déclarer tous les membres publiques, mais en perdant une partie des bénéfices apportés par la programmation orientée objet. Il est de bon usage de déclarer toutes les données privées, ou au moins protégées, et de rendre publiques les méthodes agissant sur ces données. Ceci permet de cacher les détails de l'implémentation de la classe.

Les fonctions membres

Parmi les fonctions membres, on distingue :

• les Accesseurs: ce sont des fonctions membres qui ne modifient pas l'état de l'objet. Le C++ permet de déclarer une fonction membre const, indiquant au compilateur qu'elle ne modifie pas l'état de l'objet. Si l'implémentation de la fonction const tente de modifier une variable membre de la classe, le compilateur signalera une erreur. Seules les fonctions membres const peuvent être invoquées depuis un objet déclaré const. Une tentative d'appel à une fonction membre non const depuis un objet const échouerait à la compilation.
• les Modificateurs : ce sont des fonctions membres qui peuvent modifier l'état de l'objet. Dans ce cas, on omet le const dans la déclaration. Si une fonction membre déclarée non const ne modifie pas l'état de l'objet, il y a lieu de se demander s'il ne faudrait pas la déclarer const.

Déclaration

La déclaration d'une fonction membre se fait de la même manière qu'une fonction régulière mais au sein de la portée de la classe. En outre, on pourra la suffixer du mot clé const pour signifier qu'il s'agit d'un accesseur.

• Syntaxe

class A
{
public:
    int getValue() const;
    void setValue(int value);
private:
    int value;
};

Définition

Dans le cas d'une définition au sein de la classe même, elle est faite comme une fonction régulière. Dans ce cas, la fonction membre est automatiquement considérée comme inline.
Dans le cas d'une définition en dehors de la classe, il faudra préfixer le nom de la fonction membre par le nom de la classe suivi de l'opérateur de portée (::). Dans ce cas, elle est automatiquement considérée comme non inline.

• Syntaxe

class A
{
public:
    int getValue() const { return this->value; } // définition au sein de la classe
    void setValue(int value);
    void print() const;
private:
    int value;
};

inline void A::setValue(int value) // définition au sein de la classe (inline)
{
    this->value = value;
}

void A::print() const // définition en dehors de la classe (non inline)
{
    std::cout << "Value=" << this->value << std::endl;
}

En règle générale, les fonctions membres non inline devront être déclarées dans le fichier source .cpp de la classe, pour éviter d'avoir plusieurs fois la même définition au moment de l'édition des liens, et les fonctions membres inline devront être déclarées dans le fichier d'entête .hpp de la classe, pour permettre au compilateur de générer le code à chaque appel de la fonction.

Constructeurs et destructeur

Les constructeurs et destructeur d'une classe sont des fonctions membres particulières de cette classe.

Constructeurs

• Lorsqu'on crée une nouvelle instance d'une classe, les données membres de cette instance ne sont pas initialisées par défaut. Un constructeur est une fonction membre qui sera appelée au moment de la création d'une nouvelle instance d'une classe. Il peut y avoir plusieurs constructeurs d'une classe avec différents paramètres qui serviront à initialiser notre classe. Le constructeur d'une classe A est appelé automatiquement lorsqu'on crée une instance en écrivant : A toto; ou encore A toto(6,9);. Ils sont également appelés lorsqu'une instance est créée grâce à l'opérateur new.
• Parmi les constructeurs, on retrouve une série de constructeurs particuliers:
  • Le constructeur par défaut : c'est le constructeur sans argument. Si aucun constructeur n'est présent explicitement dans la classe, il est généré par le compilateur.
  • Le constructeur de copie : c'est un constructeur à un argument dont le type est celui de la classe. En général, l'argument est passé par référence constante. Plus rarement, il peut l'être par valeur ou référence non constante. Si il n'est pas explicitement présent dans la classe, il est généré par le compilateur. Notons encore que:
    • Si un constructeur de copie est fourni dans une classe, il sera très probable de devoir fournir l'opérateur d'assignation avec le même type d'argument.
    • Il est possible de rendre une classe non copiable en privatisant la déclaration du constructeur de copie et de l'opérateur d'assignation. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire (recommandé) de fournir leur définition.
  • Les constructeurs de conversion implicite : il s'agit de constructeurs à un seul argument dont le type est différent de celui de la classe et qui ne sont pas déclarés explicit. Ces constructeurs rendent possible la conversion implicte du type d'argument vers le type de la classe.
• Syntaxe : (Pour une classe A)
  • A(); // constructeur par défaut
  • A(const A &); // constructeur de copie
  • A(const T &); // constructeur de conversion implicite
  • explicit A(const T &); // constructeur à un argument

Destructeur

Le destructeur d'une classe est appelé lorsqu'une de ses instances doit être détruite. Cela arrive à la fin de l'exécution d'une fonction/méthode lors d'une allocation dynamique : si vous avez déclaré, localement à une fonction/méthode, un élément d'une classe A par A toto; alors à la fin de l'exécution de la fonction/méthode, le destructeur de la classe est appelé automatiquement. Il est également appelé lorsqu'on détruit une instance avec delete.

Il ne peut y avoir qu'un seul destructeur pour une même classe. S'il n'est pas explicitement présent dans la classe, il sera généré par le compilateur. La syntaxe est similaire à celle du constructeur, à ceci près que le destructeur est introduit par un tilde et qu'il ne reçoit aucun argument :

~A();

Un appel explicite avec delete est nécessaire lorsqu'une instance a été allouée avec new. Dans le cas contraire, si le pointeur est détruit sans appeler le destructeur, l'instance ne sera pas réellement supprimée et persistera en mémoire mais sans être accessible, ce qui occasionnera ce qu'on appelle une fuite de mémoire.

Exemples de classes

Dans cet exemple de classe, les fichiers Point.h, Point.cpp et main.cpp vont vous être exposés. Tout d'abord, Point.h:

#ifndef POINT_H
#define POINT_H

#include <iostream>
using namespace std;

class Point
{
public:
  // Constructeurs
  Point();
  Point(double x, double y);

  //Accesseurs et mutateurs
  void setX(double x);
  void setY(double y);
  double getX() const;
  double getY() const;

  // Autres méthodes
  double distance(const Point &P) const;
  Point milieu(const Point &P) const;

  void saisir();
  void afficher() const;

private: 
  double x,y;
};

#endif

Voici le fichier Point.cpp:

#include "Point.h"
#include <cmath>
#include <iostream>
using namespace std;

Point::Point() : x(0), y(0)
{}

Point::Point(double x, double y) : x(x), y(y)
{}

void Point::setX(double x)
{
    this->x = x;
}

void Point::setY(double y)
{
    this->y = y;
}

double Point::getX() const
{
    return this->x;
} 

double Point::getY() const
{
    return this->y;
} 

double Point::distance(const Point &P) const
{
    double dx = this->x - P.x;
    double dy = this->y - P.y;
    return sqrt(dx*dx + dy*dy); 
}

Point Point::milieu(const Point &P) const
{
    Point result;
    result.x = (P.x + this->x) / 2;
    result.y = (P.y + this->y) / 2;
    return result;
}

void Point::saisir()
{
    cout << "Tapez l'abscisse : ";  cin >> this->x;
    cout << "Tapez l'ordonnée : ";  cin >> this->y;
} 

void Point::afficher() const
{
    cout << "L'abscisse vaut " << this->x << endl;
    cout << "L'ordonnée vaut " << this->y << endl;
}

Et le fichier principal main.cpp:

#include <iostream> 
using namespace std;

#include "Point.h"

int main() 
{ 
    Point A, B, C;
    double d;

    cout << "SAISIE DU POINT A" << endl;
    A.saisir();
    cout << endl;

    cout << "SAISIE DU POINT B" << endl;
    B.saisir();
    cout << endl;

    C = A.milieu(B);
    d = A.distance(B);

    cout << "MILIEU DE AB" << endl;
    C.afficher();
    cout << endl;

    cout << "La distance AB vaut : " << d << endl;
    return 0;
}

Les opérateurs new et delete

Il est parfois intéressant de créer dynamiquement de nouvelles instances d'une classe. Cela s'avère indispensable lorsque vous manipulez certaines structures de données complexes. L'opérateur new permet de créer une nouvelle instance d'une classe A en écrivant :

A* pointeur=new A; // Ou bien:
A* pointeur=new A();

Si le constructeur de la classe A prend des arguments, la syntaxe devient:

A* pointeur=new A(arguments);

La variable pointeur doit alors être du type A*.

La libération se fait en utilisant l'opérateur delete et le destructeur de la classe est appelé:

delete pointeur;

Surcharge d'opérateurs

Présentation

Pour certaines classes, la notion d'addition ou de multiplication est totalement naturelle. La surcharge d'opérateurs permet d'écrire directement U+V lorsqu'on veut additionner deux instances U et V d'une même classe A.

Opérateurs surchargeables

• Les opérateurs unaires : ce sont des opérateurs qui s'appliquent sans argument supplémentaire

opérateur	définition
+	opérateur signe +
-	opérateur négation
*	opérateur déréférencement
&	opérateur adresse
->	opérateur indirection
~	opérateur négation binaire
++	opérateur post/pré-incrémentation
--	opérateur post/pré-décrémentation

• Les opérateurs binaires: ce sont des opérateurs qui s'appliquent moyennant un argument supplémentaire

opérateur	définition
=	opérateur assignation
+	opérateur addition
+=	opérateur addition/assignation
-	opérateur soustraction
-=	opérateur soustraction/assignation
*	opérateur multiplication
*=	opérateur multiplication/assignation
/	opérateur division
/=	opérateur division/assignation
%	opérateur modulo
%=	opérateur modulo/assignation
^	opérateur ou exclusif
^=	opérateur ou exclusif/assignation
&	opérateur et binaire
&=	opérateur et binaire/assignation
|	opérateur ou binaire
|=	opérateur ou binaire/assignation
<	opérateur plus petit que
<=	opérateur plus petit ou égal
>	opérateur plus grand que
>=	opérateur plus grand ou égal
<<	opérateur de décalage à gauche
<<=	opérateur de décalage à gauche/assignation
>>	opérateur de décalage à droite
>>=	opérateur de décalage à droite/assignation
==	opérateur d'égalité
!=	opérateur d'inégalité
&&	opérateur et logique
||	opérateur ou logique
[]	opérateur indexation
,	opérateur enchaînement
()	opérateur fonction

Syntaxe

Les opérateurs unaires doivent être surchargés en tant que méthode de la classe.

La signature générique au sein de la classe est

• type_retour operator @(); // pour les méthodes non const
• type_retour operator @() const; // pour les méthodes const

où @ est l'opérateur à surcharger: + - * / ...

Excepté pour certains d'entre eux, les opérateurs binaires peuvent être surchargés en tant que méthode de la classe ou comme une fonction à 2 arguments.

La signature générique est la suivante

• type_retour operator @(Arg); // pour les méthodes non const
• type_retour operator @(Arg) const; // pour les méthodes const
• type_retour operator @(Arg1, Arg2) const; // pour les fonctions

où @ est l'opérateur à surcharger: + - * / ...

Pour surcharger l'opérateur+ de la classe A, il suffit de créer une méthode:

• A operator+(const A& a) const;

ou encore une fonction externe à la classe:

• A operator+(const A&, const A &)

Exemple

• Fichier Fraction.h

#define Fraction_h

#include <iostream>
using namespace std;

class Fraction
{
    friend ostream & operator<<(ostream & out, const Fraction &f);
    friend istream & operator>>(istream &in, Fraction &f); 

 public:
    Fraction();
    Fraction(int i);
    Fraction(int num, int den);
    
    Fraction operator+(const Fraction & f) const;
    Fraction operator-(const Fraction & f) const;
    Fraction operator*(const Fraction & f) const;
    Fraction operator/(const Fraction & f) const;

 private:
    int num,den;    
    static int pgcd(int x, int y);
    void normalise();
};

#endif

• Fichier Fraction.cpp

#include "Fraction.h"
#include <sstream>

Fraction::Fraction() : num(0), den(1)
{
}

Fraction::Fraction(int i) : num(i), den(1)
{
}

Fraction::Fraction(int num, int den) : num(num), den(den)
{
    normalise();
} 

ostream & operator<<(ostream &out, const Fraction &f)
{
    if (f.den != 1)
        out << f.num << "/" << f.den;
    else
        out << f.num;

    return out;
} 

istream & operator>>(istream &in, Fraction &f)
{
    string s;
    bool ok = true;

    do
    {
        cout << "Tapez le numerateur : ";  getline(in, s);
        istringstream is1(s);
        ok = (is1 >> f.num) && is1.eof();
    } while(!ok);

    do
    {
        cout << "Tapez le denominateur : ";  getline(in, s);
        istringstream is2(s);
        ok = (is2 >> f.den) && is2.eof();
    } while(!ok);

    f.normalise();
    return in;
}
    
int Fraction::pgcd(int x, int y)
{
    int r;

    if (x <= 0 || y <= 0)
      r = -1;
    else
    {
      while (x != 0 && y != 0 && x != y)
      {
        if (y > x)
          y = y % x;
        else
          x = x % y;
      }

      if (x == 0)
        r = y;
      else
        r = x;
    }

    return r;
}

void Fraction::normalise()
{
    int s, n, d, p;
    if (den < 0)
    {
        s = -1;
        d = -den;
    }
    else
    {
        s = 1;
        d = den;
    }

    if(num < 0)
    {
        s = -s;
        n = -num;
    }
    else
        n = num;

    if(n != 0)
    {
        if(d != 0)
        {
            p = pgcd(n, d);
            n = n/p;
            d = d/p;
            num = n*s;
            den = d;
        }
    }   
    else
    {
        num = 0;
        den = 1;
    }
} 

Fraction Fraction::operator+(const Fraction & f) const
{
    Fraction r;
    r.num = f.den*num + den*f.num;
    r.den = f.den*den;
    r.normalise();
    return r;
} 

Fraction Fraction::operator-(const Fraction & f) const
{
    Fraction r;
    r.num = f.den*num - den*f.num;
    r.den = f.den*den;
    r.normalise();
    return r;
} 

Fraction Fraction::operator*(const Fraction & f) const
{
    Fraction r;
    r.num = f.num*num;
    r.den = f.den*den;
    r.normalise();
    return r;
} 

Fraction Fraction::operator/(const Fraction & f) const
{
    Fraction r;
    r.num = f.den*num;
    r.den = f.num*den;
    r.normalise();
    return r;
}

• Fichier main.cpp

#include <iostream>
using namespace std;

#include "Fraction.h"

int main()
{
    Fraction f1, f2, f3, f4, E;
    cout << "SAISIE de f1 " << endl;  cin >> f1;
    cout << "SAISIE de f2 " << endl;  cin >> f2;

    f3 = Fraction(3, 4);
    f4 = Fraction(5, 8);

    E = (f1 + f3 - f2) / (f1*f2 - f4) + 4;

    cout << "E = " << E << endl;

    return 0;
}

Héritage

Présentation

Dans la conception orientée objet, la généralisation consiste à modéliser des concepts communs à un ensemble d'autres concepts. Les autres concepts deviennent dès lors des spécialisations de la généralisation. Cette manière de modéliser s'appelle l'héritage, car les spécialisations héritent de la généralisation. En C++, les classes peuvent hériter d'autres classes et la relation d'héritage est exprimée à l'aide de l'opérateur de dérivation ":".

À partir d'une classe A, on peut créer une classe B qui possède toutes les caractéristiques de la classe A, à laquelle on ajoute un certain nombre de méthodes qui sont spécifiques à B. Cette notion orientée objet fondamentale s'appelle l'héritage.

On dit que :

• la classe B hérite de la classe A ;
• la classe B est une sous-classe de la classe A ;
• la classe B spécialise la classe A ;
• la classe B étend la classe A ;
• la classe B dérive de la classe A (cette notation n'est toutefois pas appréciée de tous, mais a l'avantage d'éviter les ambiguïtés à propos de super classe et sous classe) ;
• la classe A est une super-classe de la classe B ;
• la classe A généralise la classe B.

On dit aussi que:

• la classe A est une classe de base
• la classe B est une classe dérivée

Il existe en fait trois types d'héritage public, private ou protected qui permet de spécifier si oui ou non une méthode de la classe B peut modifier une donnée membre de la classe A, selon qu'elle soit public, private ou protected.

Syntaxe

class B : ''type_héritage'' A
{
    ''.......''
};

type_héritage est l'un des mots clés d'accès public, protected ou private. Les membres de A sont alors à la fois accessibles à la classe dérivée B et en dehors de ces classes selon la valeur utilisée pour type_héritage :

• Quand type_héritage est public, les membres de la classe A conservent leur accès (privé, protégé et public).
• Quand type_héritage est protected, les membres publics de la classe A deviennent protégés.
• Quand type_héritage est private, les membres publics et protégés de la classe A deviennent privés.

Pour résumer, type_héritage ne peut que restreindre l'accès des membres de la classe A, ou le conserver.

Exemple

• Fichier VehiculeRoulant.h

class VehiculeRoulant
{
public:
    VehiculeRoulant();
    void avancer();
    void accelerer();
protected:
    int position, vitesse;
};

• Fichier VehiculeRoulant.cpp

// Initialement à l'arrêt
VehiculeRoulant::VehiculeRoulant()
    : position(0)
    , vitesse(0)
{}

void VehiculeRoulant::avancer()
{
    position += vitesse;
}

void VehiculeRoulant::accelerer()
{
    vitesse++;
}

• Fichier Automobile.h

class Automobile : public VehiculeRoulant
{
public:
    Automobile(int places);
protected:
    int m_places;
};

• Fichier Automobile.cpp

Automobile::Automobile(int places)
    : VehiculeRoulant()   // <--- pour initialiser les variables héritées
                          //      position et vitesse
    , m_places(places)    // initialiser le nombre de places
{}

L'appel explicite au constructeur de la classe de base dans cet exemple n'est pas nécessaire car par défaut, le constructeur (sans paramètres) est appelé. Dans le cas où il est nécessaire d'appeler un autre constructeur, il faut le faire dans la liste d'initialisation du constructeur de la classe dérivée.

Méthodes virtuelles

Dans l'exemple précédent, si l'on ajoute une autre méthode à la classe VehiculeRoulant :

• Fichier VehiculeRoulant.h

class VehiculeRoulant
{
public:
    ...
    void accelererEtAvancer();
    ...
};

• Fichier VehiculeRoulant.cpp

void VehiculeRoulant::accelererEtAvancer()
{
    accelerer();
    avancer();
}

et que l'on modifie la façon d'avancer d'une automobile :

• Fichier Automobile.h

class Automobile : public VehiculeRoulant
{
public:
    ...
    void avancer();
    ...
};

• Fichier Automobile.cpp

void Automobile::avancer()
{
    position += vitesse - frottementRoues;
}

Alors si on utilise la méthode accelererEtAvancer() sur un objet de classe Automobile, le résultat sera incorrect, car la méthode avancer() appelée sera celle définie par la classe VehiculeRoulant.

Pour que ce soit celle de la classe Automobile qui soit appelée, il faut que la méthode avancer() soit définie comme virtuelle dans la classe de base VehiculeRoulant :

• Fichier VehiculeRoulant.h

class VehiculeRoulant
{
public:
    ...
    virtual void avancer();
    ...
};

• Fichier VehiculeRoulant.cpp

...

virtual void VehiculeRoulant::avancer()
{
    position += vitesse;
}

...

Le mot clé virtual indique une méthode virtuelle, c'est-à-dire que son adresse n'est pas fixe, mais dépend de la classe de l'objet (le compilateur construit une table interne des méthodes virtuelles pour chaque classe). Il est possible d'accéder à une méthode précise de la table des méthodes virtuelles, en indiquant la classe de la méthode à appeler. Par exemple, pour appeler la méthode avancer() de VehiculeRoulant à partir d'une méthode de automobile:

void Automobile::avancer()
{
    VehiculeRoulant::avancer();

    position -= frottementRoues;
}

Destructeur virtuel

Il est important d'utiliser un destructeur virtuel pour toute classe qui sera dérivée. Dans le cas contraire seul celui de la classe de base est appelé, sans libérer les membres des sous-classes.

Ne pas déclarer un destructeur comme virtuel interdit donc de dériver cette classe.

Héritage multiple

L'héritage multiple permet à une classe d'hériter de plusieurs super-classes. Ceci permet d'intégrer dans la sous-classe plusieurs concept d'abstractions qui caractérisent cette sous-classe. Pour cela, il suffit de déclarer les super-classes les unes après les autres. Si une classe C hérite de A et de B, la syntaxe sera la suivante:

class C : ''type_héritage'' A, ''type_héritage'' B ''...''
{
    ......
};

Par exemple, si l'on possède une classe décrivant un véhicule roulant, et une classe décrivant un navire, on pourrait créer une classe décrivant un véhicule amphibie qui hériterait des propriétés et méthodes de véhicule roulant et de navire.

L'héritage multiple peut poser des problèmes de définitions multiples de méthodes virtuelles. Supposons que l'on ait une classe Base ayant les sous-classes H1 et H2 qui en dérivent. Si l'on crée une classe Finale héritant à la fois de H1 et de H2, alors, les instanciations des objets de classe provoqueront des appels successifs des constructeurs. D'abord Finale::Finale(), puis pour ses parents H1::H1() et H2::H2(), puis, le parent de H1 Base::Base(), et enfin Base:Base() pour le parent de H2. On remarque alors que le constructeur de la classe Base est appelé à toute instanciation d'un objet de classe Finale. En C++, il existe un moyen d'éviter cela et de ne faire appel au constructeur de Base qu'une seule fois. Pour cela, il suffit d'indiquer lors des héritages le mot-clé virtual pour indiquer au compilateur que les constructeurs des classes multi-héritées ne doivent être appelées qu'une seule fois.

class Base
{
    Base::Base()
    {
        cout << "+++ Construction de Base" << endl;
    }

    virtual Base::~Base()
    {
        cout << "--- Destruction de Base" << endl;
    }
};

class H1 : virtual public Base
{
    H1::H1() : Base()
    {
        cout << "+++ Construction de H1" << endl;
    }

    virtual H1::~H1()
    {
        cout << "--- Destruction de H1" << endl;
    }
};

class H2 : virtual public Base
{
    H2::H2() : Base()
    {
        cout << "+++ Construction de H2" << endl;
    }

    virtual H2::~H2()
    {
        cout << "--- Destruction de H2" << endl;
    }
};

class Finale : virtual public H1, virtual public H2
{
    Finale::Finale() : H1(), H2()
    {
        cout << "+++ Construction de Finale" << endl;
    }

    Finale::~Finale()
    {
        cout << "--- Destruction de Finale" << endl;
    }
};

Voir aussi

• Exercices

Classes abstraites

Présentation

Une classe abstraite est une classe pour laquelle on a défini une méthode mais on a explicitement indiqué qu'on ne fournira aucune implémentation de cette méthode. Il est interdit de créer une instance d'une classe abstraite. Ce mécanisme est extrêmement puissant pour manipuler des concepts abstraits. On peut même avoir une classe pour laquelle toutes les méthodes sont abstraites, on parle alors de classe abstraite pure.

Une classe héritant d'une classe abstraite doit fournir une implémentation des méthodes abstraites ou bien elle sera à son tour une classe abstraite.

Syntaxe

virtual type nom_méthode(paramètres)=0;

Une telle méthode définie uniquement dans une sous-classe est nécessairement virtuelle. Le mot-clé virtual est donc optionnel.

type nom_méthode(paramètres)=0; // Méthode d'une sous classe encore abstraite

type nom_méthode(paramètres); // Méthode d'une sous classe plus abstraite

Exemple

class Animal
{
public:
    // méthode à implémenter par les sous-classes
    virtual cstring cri() = 0;
}

Pointeur de membre

Un pointeur de membre pointe un membre d'un objet (variable ou méthode).

Ce genre de pointeur, rarement utilisé, possède une syntaxe spéciale. L'étoile * est remplacée par class::* signifiant un pointeur sur un membre de cette classe, ou d'une classe dérivée. Ce genre de pointeur occupe plus de place qu'un pointeur classique, et occupe un nombre d'octets variable selon la classe.

Exemple

int CBox::* pBoxInt;
// pBoxInt pointe un entier dans les objets de la classe CBox

L'utilisation d'un tel pointeur nécessite un objet de la classe concernée (ou classe dérivée). L'opérateur de déréférencement * est alors remplacé par objet.* ou bien par pointeur_objet->*.

Exemple

pBoxInt = &CBox::length;  // désigne l'adresse du membre length de la classe

CBox mybox(10, 12, 15);
cout << "length = " << mybox.*pBoxInt;

CBox* pbox = new CBox(20, 24, 30);
cout << "length = " << pbox->*pBoxInt;

Voir aussi

• Exercices de développement

Les classes/Exercices

Exercices

Dans tous ces exercices, qui sont sur le thème des transports, les mesures doivent être exprimées en double.

Exercice 1

Créez une classe position2D qui vous permet de repérer un point unique sur un plan. Vous devrez prévoir tous les constructeurs et destructeurs strictement nécessaires (et uniquement ceux là), ainsi que les opérateurs d'affectation, d'égalité et la possibilité de l'envoyer dans un flux sous la forme "(x,y)". Le point est considéré comme nul si ses coordonnées sont (0,0). Cette valeur sera affectée par défaut au point (mais donner la possibilité d'initialiser les valeur à la création).

Aide

Un certain nombre de constructeurs et d'opérateurs sont définis automatiquement par le compilateur. La classe ne comportant aucun membre de type pointeur, il est inutile de les redéfinir.

Solution

Voici le code source:

class Position2D
{
public:
    Position2D () : X_(0), Y_(0) {}
    Position2D (double X, double Y) : X_(X), Y_(Y) {}
 
    bool operator == (const Position2D& P) const { return X_ == P.X_ && Y_ == P.Y_;}
    bool operator != (const Position2D& P) const {return !(*this == P); }
 
    operator bool () const { return (*this == Position2D(0,0)); }
    bool operator ! () const { return !static_cast<bool>(*this); }

private:
    double X_, Y_;

    friend std::ostream& operator << (std::ostream& o, const Position2D& P);
};

std::ostream& operator << (std::ostream& o, const Position2D& P)
{
    o << '(' << P.X_ << ',' << P.Y_ << ')';
    return o;
}

Le constructeur de copie et l'opérateur d'affectation sont automatiquement générés par le compilateur. Comme les membres de la classe sont de type POD, ils font le travail comme attendu. Il est donc inutile de les définir ici. Dans cet exemple, les opérateur de comparaison sont définis comme membre de classe. Il est généralement préférable de les définir hors de la classe.

Exercice 2

Créer une classe segment utilisant la classe position2D précédemment créé. Elle devra définir tous les jeux d'opérateurs nécessaires à son fonctionnement (les mêmes que position2D). Elle devra en plus donner la norme (la longueur) du segment. Elle devra pouvoir être envoyée dans un flux sous la forme "[(x1,y1),(x2,y2)]". Par défaut, le segment est initialisé avec les valeur "[(0,0),(1,1)]".

Exercice 3

Créez une classe Magicien dérivée de la classe Personnage située dans l'annexe 1. Certaines méthodes devront être réécrites pour garder la cohérence. Écrivez le moins de code possible Créez une classe Position3D dérivée de la classe Position2D située dans l'annexe 1. Certaines méthodes devront être réécrites pour garder la cohérence. Écrivez le moins de code possible.

Annexe 1

Code source de la classe Personnage:

#include <string>

class Personnage
{

public:
    Personnage( std::string const & nom, size_t vie, int poids):m_nom(nom),m_vie(vie), m_poids(poids) {}
    virtual void attaquer(Personnage const &) = 0;
    void subirDegats(size_t degats){
        m_vie = degats>m_vie? 0 : m_vie-degats;
    }
    bool enVie() const{
        return m_vie>0;
    }
    int getPoids() const {
        return m_poids;
    }
private:
    std::string m_nom;
    size_t m_vie;
    int m_poids; // poids en kilo
};

Aide

La manière dont un personnage attaquera un autre variera en fonction de la catégorie à laquelle il appartient et de ses capacité propre

Solution

Voici le code source:

class Magicien: Personnage
{
public:
    Magicien(std::string const & nom):Personnage(nom,35,),m_mana(40){
    }
    void attaquer(Personnage & p){
        if(mana > 10){
           p.subirDegats(15);
           mana -=10;
        }else{
            std::cout<<"pas assez de mana\n";
        }
    }
private:
    size_t m_mana;
};

Exercice 4

Créez une classe Véhicule utilisant de Position3D. Ce véhicule a une vitesse et un nombre de passagers (en entier). Il a une méthode double trajet(Position3D& pos1, Position3D& pos2) pour évaluer en combien de temps il couvre une distance (vitesse en Km/h). Vous devrez choisir correctement entre héritage et composition.

solution

Voici le code source:

class Véhicule
{
public:
    double vitesse;
    int passagers;
    Position3D position;

public:
    Véhicule() : position(), vitesse(0), passager(0) {}

    static double trajet(const Position3D& pos1, const Position3D& pos2)
    {
        double d = pos1.distance(pos2);
        return d/v; // t = d / v
    }
};

L'héritage doit répondre à la question "est un" ce qui n'est clairement pas le cas ici. Un véhicule n'est pas une position, mais sa position est une de ses propriétés. Ici, la composition est de mise. La fonction trajet ne travaille pas sur les propriétés d'une instance de classe. Elle doit donc être déclarée static et peut s'utiliser directement.

Exercice 5

En utilisant la classe véhicule de l'exercice précédent, créez une classe Avion. Il a un nombre maximal de passagers (qui ne pourra jamais être supérieur à 300). Vous devez pouvoir ajouter et retirer des passagers et afficher ces derniers soit tous, soit en précisant son numéro de place. Les passager sont des instances de la classe personnage de l'exercice 3. En tant qu'appareil volant il est sensible au poids. Son poids est une propriété constante exprimée en tonnes. Vous devez fournir une fonction qui donne la quantité de carburant à embarquer en mètres cube pour effectuer le vol sachant qu'il consomme 1l de kérosène par kilo pour 10 km parcouru (le kérosène est considéré comme dépourvu de poids pour cet exercice).

Les classes/Exercices de développement

Exercices

EXERCICE 1

Écrire une classe Fraction dont le fichier d'en-tête est le suivant :

#ifndef FRACTION_H
#define FRACTION_H

#include<iostream>
using namespace std;

class Fraction
{
friend ostream & operator<<(ostream & out, const Fraction &f);
friend istream & operator>>(istream &in, Fraction &f); 

 public:
    Fraction();
    Fraction(int i);
    Fraction(int num,int den);
    
    Fraction operator+(const Fraction & f);
    Fraction operator-(const Fraction & f);
    Fraction operator*(const Fraction & f);
    Fraction operator/(const Fraction & f);
 private:
    int num,den;    
    int pgcd(int x, int y);
    void normalise();
};

#endif

Voici le rôle de chaque fonction :

• Fraction(); : le constructeur par défaut initialise la fraction à 0.
• Fraction(int); : initialise la fraction à l'entier i.
• Fraction(int num, int den); : initialise le numérateur et le dénominateur de la fraction.
• ostream & operator<<(ostream & out, const Fraction &f) : affiche à l'écran la fraction f.
• istream & operator>>(istream &in, Fraction &f) : saisit au clavier la fraction f.
• Fraction operator+(const Fraction & f); permet de faire la somme de 2 fractions.
• Fraction operator-(const Fraction & f); permet de faire la différence de 2 fractions.
• Fraction operator*(const Fraction & f); permet de faire la multiplications de 2 fractions.
• Fraction operator/(const Fraction & f); permet de faire la division de 2 fractions.
• int pgcd(int x, int y) : calcule le pgcd de 2 entiers.
• void normalise() : normalise la fraction. Le dénominateur doit être positif et la fraction irréductible.

Écrire un programme principal qui saisit au clavier 2 fractions f1 et f2 et qui affiche E=(f1+3/4-f2)/(f1*f2-5/8)+4.

EXERCICE 2

Créez une classe fonction. Elle enregistre une fonction de type f(x) = a + bx + cx² avec les champs double a, b, c. Elle dispose des méthodes suivantes:

• void saisir(double a, b, c) pour entrer les coefficients,
• double image(double x) donne l'image de x par la fonction f,
• double antécédent(double x) donne l'antécédent de x par la fonction f.

Les espaces de noms

Introduction

Les espaces de nom ont été introduits pour permettre de faire des regroupements logiques et résoudre les collisions de noms. Un espace de nom permet de regrouper plusieurs déclarations de variables, fonctions et classes dans un groupe nommé. Une pratique courante du langage C consistant à concaténer des noms entre eux afin de minimiser la probabilité de collisions avec des noms d'autres bibliothèques n'a plus raison d'être en C++. En effet, un même nom pourra être déclaré dans des espaces de noms différents évitant ainsi la collision lorsqu'ils sont inclus en même temps dans une unité.

La déclaration d'un espace de noms se fait à l'aide du mot clé namespace.

Tout comme l'accès à un membre d'une classe, l'opérateur de portée :: permet l'accès à l'ensemble des noms importés d'un espace de noms.

Avant l'introduction des espaces de noms, une pratique du C++ consistait à utiliser des classes pour faire des espaces de noms. Le problème est qu'une classe est instanciable et que sa portée est fermée. À contrario, la portée d'un espace de noms est ouvert, c'est-à-dire qu'il est possible de répartir un espace de noms sur plusieurs unités. Un espace de noms est donc extensible.

Enfin, il est possible d'imbriquer un espace de noms dans un autre espace de noms.

Un exemple d'espace de nom est std, défini par la bibliothèque standard, regroupant en autre les flux standards cin, cout et cerr. Ainsi lorsque <iostream> est inclus dans une source, il sera possible de les accéder en les dénommant par leurs noms complets std::cin, std::cout et std::cerr.

Pour simplifier le code, et les désigner sans spécifier l'espace de noms, il faut utiliser l'instruction suivante :

using namespace std;

Utiliser différents espaces de noms permet, lors d'un projet en équipe ou de l'utilisation de bibliothèque externes, de créer plusieurs entités portant le même nom.

Créer un espace de noms

Pour déclarer vos fonctions, variables et classes dans votre espace de noms, placez-les dans un bloc de ce type :

namespace identifiant
{
    // Déclarations ici ...
}

Exemple :

namespace exemple
{
    int suivant(int n) {
        return n+1;
    }
}

Utiliser un espace de noms

Pour utiliser les entités d'un espace de noms en dehors de celui-ci (voire dans un autre espace de noms), vous pouvez utiliser le nom précédé de l'espace de nom :

int a = exemple::suivant(5);

ou utiliser la déclaration using :

using exemple::suivant;
...
int a = suivant(5);

ou encore utiliser la directive using

using namespace exemple;
...
int a = suivant(5);

Recommandation: Il est préférable de ne pas utiliser les directives using dans un fichier entête, excepté dans les fonctions inline. En effet, la directive ayant pour effet d'ouvrir l'espace de noms à l'espace global, toute unité qui inclurait ce fichier entête se verrait automatiquement ouvrir l'espace en question pouvant provoquer rapidement des collisions si cette même unité incluait d'autres fichiers entêtes utilisant aussi la directive using sur d'autres espaces de noms.

Alias d'espace de noms

Une autre manière très pratique d'utiliser un espace de noms surtout lorsque celui-ci est imbriqué dans d'autres espaces de noms sur plusieurs niveaux est l'emploi d'alias. Un alias permet de ramener une portée à un seul nom.

Exemple:

namespace global {
namespace exemple { 
   int suivant(int n);
} // namespace exemple
} // namespace global
...
namespace ge = global::exemple;  // alias
int a = ge::suivant(5);

En plusieurs fois

Vous pouvez ajouter des déclarations à un espace de noms existant, par exemple lorsque vous utilisez un fichier d'en-tête et un fichier d'implémentation :

• Fichier exemple.h

namespace exemple
{
    int suivant(int n);
}

• Fichier exemple.cpp

#include "exemple.h"

namespace exemple
{
    int suivant(int n) {
        return n+1;
    }
}

Les exceptions

Exceptions en C++

Une exception est l'interruption de l'exécution du programme à la suite d'un événement particulier. Le but des exceptions est de réaliser des traitements spécifiques aux événements qui en sont la cause. Ces traitements peuvent rétablir le programme dans son mode de fonctionnement normal, auquel cas son exécution reprend. Il se peut aussi que le programme se termine, si aucun traitement n'est approprié.

Le C++ supporte les exceptions logicielles, dont le but est de gérer les erreurs qui surviennent lors de l'exécution des programmes. Lorsqu'une telle erreur survient, le programme doit lancer une exception. L'exécution normale du programme s'arrête dès que l'exception est lancée, et le contrôle est passé à un gestionnaire d'exception. Lorsqu'un gestionnaire d'exception s'exécute, on dit qu'il a attrapé l'exception.

Les exceptions permettent une gestion simplifiée des erreurs, parce qu'elles en reportent le traitement. Le code peut alors être écrit sans se soucier des cas particuliers, ce qui le simplifie grandement. Les cas particuliers sont traités dans les gestionnaires d'exception.

En général, une fonction qui détecte une erreur d'exécution ne peut pas se terminer normalement. Comme son traitement n'a pas pu se dérouler normalement, il est probable que la fonction qui l'a appelée considère elle aussi qu'une erreur a eu lieu et termine son exécution. L'erreur remonte ainsi la liste des appelants de la fonction qui a généré l'erreur. Ce processus continue, de fonction en fonction, jusqu'à ce que l'erreur soit complètement gérée ou jusqu'à ce que le programme se termine (ce cas survient lorsque la fonction principale ne peut pas gérer l'erreur).

Lancer une exception

Lancer une exception consiste à retourner une erreur sous la forme d'une valeur (message, code, objet exception) dont le type peut être quelconque (int, char*, MyExceptionClass, ...).

Le lancement se fait par l'instruction throw :

  throw 0;

Attraper une exception

Pour attraper une exception, il faut qu'un bloc encadre l'instruction directement, ou indirectement, dans la fonction même ou dans la fonction appelante, ou à un niveau supérieur. Dans le cas contraire, le système récupère l'exception et met fin au programme.

Les instructions try et catch sont utilisées pour attraper les exceptions.

  try {
      ... // code lançant une exception (appel de fonction, ...)
  }
  catch (int code)
  {
      cerr << "Exception " << code << endl;
  }

Exemple de fonction lançant une exception :

int division(int a, int b)
{
    if (b == 0)
    {
        throw 0; // division par zéro;
    } 
    else return a / b;
}

void main()
{
    try {
        cout << "1/0 = " << division(1, 0) << endl;
    }
    catch (int code)
    {
        cerr << "Exception " << code << endl;
    }
}

Attraper toutes les exceptions

Spécifier les points de suspension dans la clause catch permet d'attraper tous les autres types d'exception :

void main()
{
    try {
        cout << "1/0 = " << division(1, 0) << endl;
    }
    catch (int code)
    {
        cerr << "Exception " << code << endl;
    }
    catch (...)
    {
        cerr << "Exception inconnue !!!" << endl;
    }
}

Déclaration des exceptions lancées

La déclaration d'une fonction lançant un nombre limité de type d'exception, telle que la fonction division de l'exemple précédent, peut être suivie d'une liste de ces types d'exceptions dans une clause throw :

int division(int a, int b) throw(int)
{
    if (b == 0) throw 0;  // division par zéro;
    else return a / b;
}

Par défaut, la fonction peut lancer n'importe quel type d'exception. La déclaration de la fonction division sans clause throw est donc équivalent à la déclaration suivante :

int division(int a, int b) throw(...)  // n'importe quel type d'exception
{
    if (b == 0)
         throw 0;  // division par zéro;
    else
         return a / b;
}

Si une fonction ne lance aucune exception, on peut la déclarer avec une clause throw vide :

int addition(int a, int b) throw()  // aucune exception
{
    return a+b;
}

Cette clause peut être présente dans les cas suivants :

• prototype de fonction
• implémentation de fonction
• pointeur de fonction

En revanche, il n'est pas possible de l'utiliser avec typedef.

Une déclaration avec clause throw limite donc les types d'exception que la fonction peut lancer. Toute tentative de lancer un autre type d'exception est détectée à l'exécution et provoque l'appel de la fonction std::terminate(), puis l'arrêt immédiat du programme. Ce comportement est spécifique au C++, et amène souvent les développeurs à remplacer cette clause par une simple documentation.

De plus, l'utilisation de la clause throw reste rare car rendant les pointeurs de fonctions incompatibles s'ils ne possèdent pas une clause couvrant les types lancés par la fonction pointée.

Il est possible de fournir sa propre fonction std::terminate() appelée en cas d'exception non attrapée, grâce à std::set_terminate().

#include <exception>
#include <iostream>

void maTerminate()
{
   std::cout << "Dans ce cas, c\'est grave !" << std::endl;
}

int main()
{
   std::set_terminate(maTerminate);   // On fournit sa propre fonction
   std::terminate();                  // Et on termine le programme.
   return 0;
}

Les templates

Définitions des templates

Un template est un patron définissant un modèle de fonction ou de classe dont certaines parties sont des paramètres (type traité, taille maximale). Le patron de fonction sert à généraliser un même algorithme, une même méthode de traitement, à différents cas ou types de données.

Le mot clé template est suivi de la liste des paramètres du patron entre les signes < et >, suivi de la définition de la fonction ou de la classe.

L'instanciation d'un patron permet la création effective d'une fonction ou d'une classe.

Patron de fonction

Un patron de fonction est un modèle de fonction précédé du mot clé template et de la liste des paramètres du patron entre les signes < et >.

Exemple avec un patron de fonction calculant la valeur maximale d'un tableau de données (le type étant le paramètre du patron de fonction) :

template<class T>
T max(T array[], int length)
{
    T vmax = array[0];
    for (int i = 1; i < length; i++)
        if (array[i] > vmax)
            vmax = array[i];
    return vmax;
}

Le type class utilisé pour le paramètre T est en fait un type de données, pas forcément une classe. La norme a introduit plus tard le mot clé typename qui peut venir se substituer à class dans ce cas-là.

Exemple d'utilisation :

int values[]={ 100, 50, 35, 47, 92, 107, 84, 11 };

cout << max(values, 8);

Le compilateur crée une fonction max à partir du type des arguments, en remplaçant le paramètre T par le type int dans le cas précédent. Après remplacement le compilateur génère la fonction suivante :

int max(int array[], int length)
{
    int vmax = array[0];
    for (int i = 1; i < length; i++)
        if (array[i] > vmax)
            vmax = array[i];
    return vmax;
}

Si on utilise la fonction max avec différents types (int, double, ...), le compilateur générera autant de fonctions. Les patrons permettent donc d'éviter d'écrire plusieurs fonctions pour chaque type de donnée traité. Quand on sait que la duplication inutile de code est source d'erreur, on comprend l'intérêt de mettre en facteur plusieurs fonctions potentielles dans un même patron de fonction.

Patron de classe

La déclaration d'un patron de classe utilise une syntaxe similaire.

Exemple d'une classe gérant un tableau de données :

template<class T,int maxsize>
class CDataArray
{
    public:
        CDataArray();

        int getSize();
        T get(int index);
        bool add(T element);  // true si l'élément a pu être ajouté

    private:
        T array[maxsize];
        int length;
};

L'implémentation du constructeur et des méthodes de la classe exige une syntaxe un peu plus complexe. Par exemple, pour le constructeur :

template<class T,int maxsize>
CDataArray<T,maxsize>::CDataArray()
  : length(0) // Liste d'initialisation des données membres
{}

La première ligne rappelle qu'il s'agit d'un patron de classe. Le nom du constructeur est précédé du nom de la classe suivi des paramètres du patron de classe, afin que le compilateur détermine de quelle classe il s'agit. Car en pratique, on peut très bien combiner patron de classe et patron de méthode, par exemple.

Les méthodes sont implémentées de manière identique :

template<class T,int maxsize>
int CDataArray<T,maxsize>::getSize()
{
    return length;
}

template<class T,int maxsize>
T CDataArray<T,maxsize>::get(int index)
{
    return array[index];
}

template<class T,int maxsize>
bool CDataArray<T,maxsize>::add(T element)
{
    if (length>=maxsize) return false;
    array[length++]=element;
    return true;
}

Contrairement aux patrons de fonctions, l'instanciation d'un patron de classe exige la présence de la valeur des paramètres à la suite du nom de la classe.

Exemple :

CDataArray<int,100> listeNumeros;

listeNumeros.add(10);
listeNumeros.add(15);

cout << listeNumeros.getSize() << endl;

Le compilateur génère une classe pour chaque ensemble de valeurs de paramètres d'instanciation différent.

Voir aussi

• Exercices

Les templates/Exercices

Exercices

Exercice 1

Créez une fonction "trier" pour trier un tableau de 10 données avec un tri par sélection. Le tableau devra être de n'importe quel type. Cette fonction utilisera une autre fonction, "échanger", pour échanger les éléments du tableau.

Aide

Le tri par sélection scan un tableau et met sa valeur minimale au début. Il répète l'opération jusqu'à obtenir un tableau trié.

Solution

Voici le code source:

template<class T> T * échanger(T tab[10], int a, int b)
{
T c = tab[a];
tab[a] = tab[b];
tab[b] = c;
return tab;
}

template<class T>T * trier(T tab[10])
{
int j, min;
for(int i = 0; i < 9; i++)
{
for(j = i; j < 10; j++)
{
if(j == i)
min = j;
if(tab[j] < tab[min])
min = j;
}
échanger(tab, i, min);
}
return tab;
}

Exercice 2

Créez une classe liste simplement chaînée, avec une classe liste. Cette classe a un pointeur sur le premier élément de la liste. Elle a une méthode pour ajouter ou supprimer un élément au début de la liste et une pour afficher la liste en entier. Évitez toute fuite mémoire. Les éléments seront contenu dans une structure element.

Aide

Utilisez la structure élément présentée auparavant. Utilisez l'instruction new et delete pour supprimer et créer de nouveaux éléments. Une liste simplement chaînée est une structure de donnée. Elle est constituée de blocs où chaque bloc pointe sur le bloc suivant. Chaque bloc contient une donnée. Il est conseillé de réviser les pointeurs.

Solution

Voici le fichier source décomposé pour plus de lisibilité:

En-tête

#include <iostream>
using namespace std;

Structure élément

// Structure élément
template<class T> element
{
T var;
element<T> * suivant;
};

Classe liste

// Classe liste
Template<class T>class liste
{
public:
element<T> * début;

Constructeur et destructeur

liste()
{
début = NULL;
}

~liste()
{
while(début != NULL)
{
supprimer();
}
}

Ajouter et supprimer

void ajouter(T var)
{
if(début == NULL)
{
début = new element<T>;
début->suivant = NULL;
}
else
{
element<T> * p = new element<T>;
p->suivant = début;
début = p;
}
début->var = var;
}

void supprimer()
{
if(début == NULL)
return;
element<T> * p = début;
début = début->suivant;
delete p;
}

Afficher

void afficher()
{
element<T> * p = début;
while(p != NULL)
{
cout << p->var << endl;
p = p->suivant;
}
}

};

Conventions d'appel

Convention d'appel

Une convention d'appel à une fonction définit la manière d'appeler une fonction. La manière varie selon le langage de programmation, le compilateur, et parfois l'architecture du processeur cible.

En C++ la convention d'appel définit les points suivants :

• l'ordre d'empilage des paramètres (à partir du premier, ou du dernier),
• passage de certains paramètres dans les registres,
• appel avec une adresse longue ou courte (selon la localisation en mémoire de la fonction),
• désempilage des paramètres effectué par la fonction appelée ou le code appelant,
• méthode de récupération de la valeur retournée.

Pour l'avant dernier point, le désempilage des paramètres est toujours effectué par le code appelant lorsque la fonction a un nombre variable d'arguments, car seul le code appelant connaît assurément le nombre de paramètres qu'il a empilé.

Spécifier la convention d'appel

La convention d'appel est spécifiée juste avant le nom de la fonction. Parmi les conventions d'appel possibles :

• __cdecl : Convention d'appel par défaut du C et du C++ quand la fonction est définie en dehors de toute classe, ou comporte un nombre variable d'arguments,
• __stdcall : Convention d'appel utilisé par l'API Windows,
• __fastcall : Passage de certains paramètres dans les registres,
• thiscall : Convention d'appel utilisée implicitement par défaut par les fonctions définies dans une classe car il ajoute un paramètre supplémentaire : la référence à l'objet this. Ce mot clé ne peut être utilisé.
• pascal : Convention d'appel basée sur celle du Turbo Pascal.
• vectorcall : (depuis Visual Studio 2013) Convention d'appel pour résoudre les problèmes d'efficacité des applications multimédia (vidéo, audio, jeux vidéo, ...) autorisant le passage de paramètres larges dans les registres.

Les noms des conventions cités ci-dessus sont ceux supportés par Visual C++. GCC supporte également la plupart de ces conventions d'appel, mais doivent être spécifiées comme attribut avec __attribute__((...)) dans la déclaration de la fonction :

• __attribute__((cdecl)),
• __attribute__((thiscall)),
• __attribute__((stdcall)),
• __attribute__((syscall_linkage)),
• __attribute__((far)),
• __attribute__((near)),
• __attribute__((pcs)),
• __attribute__((longcall)),
• __attribute__((shortcall)),
• __attribute__((long_call)),
• __attribute__((short_call)),
• ...

Certaines conventions peuvent être spécifiques à une famille de processeurs.

Différences entre les conventions d'appel

Convention	Paramètres dans les registres	Empilage des paramètres	Dépilage des paramètres
__cdecl	aucun	de droite à gauche	par le code appelant
__stdcall	aucun	de droite à gauche	par la fonction appelée
__fastcall	les 2 premiers arguments de taille inférieure à 32 bits	de droite à gauche	par la fonction appelée
thiscall	aucun	de droite à gauche	par la fonction appelée
pascal	aucun	de gauche à droite	par la fonction appelée

Si la convention d'appel utilisée par le code appelant ne correspond pas à celui de la fonction appelée, la fonction ne comprend pas l'appel effectué et peut causer des dégâts.

Nommage des fonctions

Pour éviter des problèmes lors de l'édition de liens avec les librairies externes (extension .dll sous Windows, .so sous Unix/Linux), le compilateur nomme les fonctions selon les critères suivants :

• Nom de la fonction,
• Type des arguments,
• Convention d'appel utilisée,
• Type des exceptions lancées,
• Nom de la classe où se situe la fonction.

Chaque compilateur utilise un nommage différent. Par exemple, pour la fonction void h(int, char) le nom généré dépend du compilateur :

• GCC 3+, Clang 1+ : _Z1hic
• GCC 2.9x : h__Fic
• Microsoft Visual C++ : ?h@@YAXHD@Z
• Borland C++ : @h$qizc
• SunPro CC : __1cBh6F_v_
• ...

Il est donc difficile d'utiliser une librairie qui n'a pas été compilée avec le même compilateur que l'application l'utilisant.

Liens

• (anglais) Calling Convention
• (anglais) X86 Calling Convention
• (anglais) Calling Conventions in Microsoft Visual C++
• (anglais) Name mangling

Les fichiers

Généralité sur les fichiers

• La règle générale pour créer un fichier est la suivante :
  • il faut l'ouvrir en écriture.
  • on écrit des données dans le fichier.
  • on ferme le fichier.
• Pour lire des données écrites dans un fichier :
  • on l'ouvre en lecture.
  • on lit les données en provenance du fichier.
  • on ferme le fichier.

Fichiers textes ou binaires

Il existe deux types de fichiers :

• les fichiers textes qui sont des fichiers lisibles par un simple éditeur de texte.
• les fichiers binaires dont les données correspondent en général à une copie bit à bit du contenu de la RAM. Ils ne sont pas lisibles avec un éditeur de texte.

cstdio ou fstream

Il existe principalement 2 bibliothèques standard pour écrire des fichiers :

• cstdio qui provient en fait du langage C.
• fstream qui est typiquement C++.

Utilisation de cstdio

La fonction FILE * fopen(const char * filepath, char * mode)

Cette fonction permet d'ouvrir un fichier en lecture ou en écriture. Le paramètre filepath est un tableau de char contenant le chemin du fichier sur lequel on souhaite travailler. Le paramètre mode indique le mode d'ouverture de filepath : lecture ou écriture, texte ou binaire.

Le mode peut avoir l'une des valeurs suivantes :

• "r" (read) : lecture,
• "w" (write) : écriture, fichier créé ou écrasé s'il existait déjà,
• "a" (append) : écriture en fin de fichier existant (ajout de données).

Sur certaines plateformes (Windows par exemple), on peut y ajouter le type d'écriture (texte ou binaire), sur les autres (Linux par exemple) le type est ignoré :

• "b" : mode binaire,
• "t" : mode texte.

Enfin, on peut ajouter le signe "+" afin d'ouvrir le fichier en lecture et écriture à la fois.

Exemples :

• "r+" : ouverture en lecture et écriture,
• "wb" : ouverture en écriture binaire.

La fonction fopen retourne le pointeur NULL si l'ouverture du fichier a échouée. Dans le cas contraire, elle retourne un pointeur vers une structure FILE. Ce pointeur servira à écrire ou lire dans le fichier, ainsi qu'à le fermer.

La fonction fclose(FILE *)

Cette fonction permet de fermer un fichier, qu'il soit ouvert en lecture ou en écriture. On passe en paramètre à cette fonction le pointeur FILE * fourni par la fonction fopen(...).

Les fichiers binaires

• La fonction fwrite(const void * buffer, int size,int nb, FILE * f) :
  

Cette fonction écrit nb élements de size octets (soit nb*size octets) à partir du pointeur buffer (dans la RAM) vers le fichier f qui doit être ouvert en écriture. Il s'agit donc d'un transferts d'octets de la RAM dans un fichier.

• La fonction fread(const void * buffer, int size,int nb, FILE * f) :
  

Cette fonction lit nb éléments de size octets (soit nb*size octets) à partir du fichier f (qui doit être ouvert en lecture) vers le pointeur buffer (dans la RAM). Il s'agit donc d'un transferts d'octets d'un fichier vers la RAM.

• Exemple : écriture du fichier

#include <iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;

int main (void)
{
  FILE * f;
  int a = 78, i, t1 [6];
  double b = 9.87;
  char c = 'W', t2 [10];

  for(i = 0; i < 6; i++)
    t1 [i] = 10000 + i;
  
  cout << t2 << endl;
  f = fopen ("toto.xyz", "wb");
  if (f == NULL)
    cout << "Impossible d'ouvrir le fichier en écriture !" << endl;
  else
   {
    fwrite (&a,sizeof(int),1,f);
    fwrite (&b,sizeof(double),1,f);
    fwrite (&c,sizeof(char),1,f);
    fwrite (t1,sizeof(int),6,f);
    fwrite (t2,sizeof(char),10,f);
    fclose (f);
   }

  return 0;
}

Dans ce programme, on ouvre le fichier binaire nommé toto.xyz en écriture. Si on a réussi à ouvrir le fichier, on y écrit un entier, un double, un char, puis un tableau de 6 entiers et finalement un tableau de 10 char.
On remarquera que pour écrire un entier il faut écrire &a pour obtenir un pointeur vers cet entier. Pour copier le tableau t1 on écrire juste t1 car t1 est déjà un pointeur vers le premier élément du tableau.

• Exemple : lecture du fichier

#include <iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;

int main (void)
{
  FILE * f;
  int a, t1 [6], i;
  double b;
  char c, t2[10];

  f = fopen("toto.xyz", "rb");
  if (f == NULL)
    cout << "Impossible d'ouvrir le fichier en lecture !" << endl;
  else
   {
    fread (&a,sizeof(int),1,f);
    fread (&b,sizeof(double),1,f);
    fread (&c,sizeof(char),1,f);
    fread (t1,sizeof(int),6,f);
    fread (t2,sizeof(char),10,f);
    fclose (f);
   }

  cout << "a=" << a << endl
   << "b=" << b << endl
   << "c=" << c << endl;
  for (i = 0; i < 6; i++)
    cout << t1 [i] << endl;
  cout << t2 << endl;

  return 0;
}

Dans ce programme, on ouvre le fichier binaire nommé toto.xyz en lecture seule. Si on a réussi à ouvrir le fichier, on lit un entier, un double un char, puis un tableau de 6 entiers et finalement un tableau de 10 char.

Les fichiers textes

• la fonction fprintf(FILE *f, const char * format,...)

La fonction fprintf permet d'écrire en mode texte dans un fichier différentes données. On n'oubliera pas de laisser un espace entre les données pour pouvoir les relire (ou un passage à la ligne).
Le paramètre format permet de spécifier la nature des données et des caractéristiques sur leur écriture dans le fichier (le nombre de caractères pare exemple.

Exemples de formats :
"%d" ==> indique un entier
"%lf" ==> indique un double
"%3.7lf" ==> indique un double avec 3 chiffres avant la virgule et 7 après.
"%s" ==> indique une chaine de caractères sans espace.

• la fonction fscanf(FILE * f, const char * format,...)

La fonction scanf permet de lire les données à partir d'un fichier texte en utilisant le format de données indiqué (qui est identique à printf).

• Exemple : écriture du fichier

#include <iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;

int main (void)
{
  FILE * f;
  int a = 78, t1 [6], i;
  double b = 9.87;
  char c = 'W', t2 [10];

  for (i = 0; i < 6; i++)
    t1 [i] = 10000+i;
  strcpy (t2, "AZERTYUIO");
  f = fopen ("toto.txt", "wt");
  if (f == NULL)
    cout << "Impossible d'ouvrir le fichier en écriture !" << endl;
  else
   {
    fprintf (f, "%d %lf %c ", a, b, c);
    for (i=0;i<6;i++)
      fprintf (f, "%d ", t1[i]);
    fprintf (f, "%s ", t2);
    fclose (f);
   }

  return 0;
}

Dans ce programme, on ouvre le fichier texte nommé toto.txt en écriture. Si on a réussi à ouvrir le fichier, on y écrit un entier, un double, un char, puis un tableau de 6 entiers et finalement une chaîne de caractères sans espace contenu dans un tableau de char.

• Exemple : lecture du fichier

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;

int main (void)
{
  FILE * f;
  double b;
  int a, t1 [6], i;
  char c, t2 [10];

  f = fopen ("toto.txt", "rt");
  if (f == NULL)
    cout << "Impossible d'ouvrir le fichier en lecture !" << endl;
  else
   {
    fscanf (f, "%d %lf %c ", &a, &b, &c);
    for (i = 0; i < 6; i++)
     fscanf (f, "%d ", &t1 [i]);
    fscanf (f, "%s ", t2);
    fclose (f);
   
  cout << "a=" << a << endl
   << "b=" << b << endl
   << "c=" << c << endl;
  for (i = 0; i < 6; i++)
    cout << t1 [i] << endl;
  cout << t2 << endl;
   }
  return 0;
}

Dans ce programme, on ouvre le fichier binaire nommé toto.txt en lecture. Si on a réussi à ouvrir le fichier, on lit un entier, un double, un char, puis un tableau de 6 entiers et finalement une chaîne de caractères.

Encodage

L'encodage des fichiers peut être précisé en paramètre :

FILE *fp = fopen("newfile.txt", "rt+, ccs=UNICODE");
FILE *fp = fopen("newfile.txt", "rt+, ccs=UTF-8");
FILE *fp = fopen("newfile.txt", "rt+, ccs=UTF-16LE");

Utilisation de fstream

Les fichiers textes

• La classe ofstream :
  

Il s'agit d'un fichier ouvert en écriture : pour créer un tel fichier il suffit d'appeler le constructeur qui a en paramètre le nom du fichier : par exemple ofstream f("toto.txt");.
Pour savoir si le fichier a bien été ouvert en écriture la méthode is_open() renvoie true si le fichier est effectivement ouvert.

Pour écrire dans le fichier on utilise l'opérateur << sans oublier d'écrire des séparateurs dans le fichier texte.

• La classe ifstream :
  

Il s'agit d'un fichier ouvert en lecture : pour créer un tel fichier il suffit d'appeler le constructeur qui a en paramètre le nom du fichier : par exemple ifstream f("toto.txt");.
Pour savoir si le fichier a bien été ouvert en lecture la méthode is_open() renvoie true si le fichier est effectivement ouvert.

Pour lire dans le fichier on utilise l'opérateur >>.

• Exemple : écriture d'un fichier texte

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

int main(void)
{
  int a = 78, t1 [6], i;
  double b = 9.87;
  char c = 'W';
  string s;

  for (i = 0; i < 6; i++)
   t1 [i] = 10000+i;
  s = "AZERTYUIO";
  ofstream f ("toto.txt");

  if (!f.is_open())
   cout << "Impossible d'ouvrir le fichier en écriture !" << endl;
  else
   {
    f << a << " " << b << " " << c << endl;
    for (i = 0; i < 6; i++)
      f << t1 [i] << " ";
    f << s;
   }
  f.close();
  return 0;
}

• Exemple : lecture d'un fichier texte

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

int main (void)
{
  int a, t1 [6], i;
  double b;
  char c;
  string s;
  ifstream f ("toto.txt");

  if (!f.is_open())
    cout << "Impossible d'ouvrir le fichier en lecture !" << endl;
  else
   {
    f >> a >> b >> c;
    for (i = 0; i < 6; i++)
      f >> t1 [i];
    f >> s;
   }
  f.close();
  cout << "a=" << a << endl
   << "b=" << b <<endl
   << "c=" << c <<endl;
  for (i = 0; i < 6; i++)
    cout << t1 [i] << endl;
  cout << s << endl;

  return 0;
}

Les fichiers binaires

• La classe ofstream :
  

Pour ouvrir en écriture un fichier binaire, il suffit d'appeler le constructeur qui a en paramètre le nom du fichier et le mode d'ouverture et fixer ce deuxième paramètre à ios::out | ios::binary: par exemple ofstream f("toto.xyz",ios::out | ios::binary);.
Pour savoir si le fichier a bien été ouvert en écriture la méthode is_open() renvoie true si le fichier est effectivement ouvert.

Pour écrire dans le fichier on utilise la méthode write((char *)buffer , int nb) pour écrire nb octets dans ce fichier.

• La classe ifstream :
  

Pour ouvrir en lecture un fichier binaire, il suffit d'appeler le constructeur qui a en paramètre le nom du fichier et le mode d'ouverture et fixer ce deuxième paramètre à ios::in | ios::binary: par exemple ifstream f("toto.xyz",ios::in | ios::binary);.
Pour savoir si le fichier a bien été ouvert en écriture la méthode is_open() renvoie true si le fichier est effectivement ouvert.

Pour lire dans le fichier on utilise la méthode read((char *)buffer , int nb) pour lire nb octets de ce fichier.

• Écriture d'un fichier binaire

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main (void)
{
  int a = 78, t1 [6], i;
  double b = 9.87;
  char c = 'W';

  for (i = 0; i < 6; i++)
    t1 [i] = 10000+i;

  ofstream f ("toto.xyz", ios::out | ios::binary);

  if(!f.is_open())
    cout << "Impossible d'ouvrir le fichier en écriture !" << endl;
  else
   {
    f.write ((char *)&a, sizeof(int));
    f.write ((char *)&b, sizeof(double));
    f.write ((char *)&c, sizeof(char));
    for (i = 0; i < 6; i++)
      f.write ((char *)&t1[i], sizeof(int));
   }
   f.close();

  return 0;
}

• lecture d'un fichier binaire

#include <iostream>
#include<fstream>
using namespace std;

int main (void)
{
  int a, t1 [6], i;
  double b;
  char c;
  string s;
  ifstream f ("toto.xyz", ios::in | ios::binary);

  if (!f.is_open())
    cout << "Impossible d'ouvrir le fichier en lecture !" << endl;
  else
   {
    f.read ((char *)&a, sizeof(int));
    f.read ((char *)&b, sizeof(double));
    f.read ((char *)&c, sizeof(char));
    for (i = 0; i < 6; i++)
      f.read ((char *)&t1[i], sizeof(int));
   }
   f.close();
   
  cout << "a=" << a << endl
   << "b=" << b << endl
   << "c=" << c << endl;
  for (i = 0; i < 6; i++)
    cout << t1 [i] << endl;

  return 0;
}

La librairie standard

La STL

La STL (Standard Template Library) a été mise au point par Alexander Stepanov et Meng Lee. La STL a été proposée au comité ISO de standardisation du C++ qui l'a acceptée en juillet 1994. Les résultats des travaux de recherche ont été publiés officiellement dans un rapport technique en novembre 1995. Ces travaux de recherche ont été une avancée majeure pour le C++, qui était aussi à l'époque le seul langage capable d'offrir les mécanismes de programmation générique nécessaires à la mise au point de cette bibliothèque. Elle a d'ailleurs influencé les autres parties de la future bibliothèque du C++ (notamment la future classe string) et aussi l'évolution du langage.

La STL est axée autour de trois grands thèmes :

• Les conteneurs : ce sont les structures de données classiques de l'algorithmique, à savoir les tableaux à accès direct, les listes chaînées, les piles, les files, les ensembles, les dictionnaires. Dans sa version initiale, elle ne contient pas les tables de hachage, qui ne seront d'ailleurs pas présents dans ISO C++98.
• Les algorithmes : ce sont les algorithmes classiques de l'algorithmique, essentiellement les algorithmes de tri et de recherche
• Les itérateurs : c'est une généralisation du concept de pointeur. D'ailleurs un pointeur est un itérateur particulier. Les itérateurs ont l'avantage de pouvoir parcourir un conteneur sans que ce parcours ne fasse partie de l'état interne du conteneur.

La force de la STL réside dans le fait de pouvoir offrir des conteneurs pouvant accueillir n'importe quel type moyennant quelques contraintes sémantiques qui peuvent varier selon le type conteneur et surtout dans le fait que les algorithmes sont complètement découplés des conteneurs (même si certains conteneurs offrent parfois leur propre algorithme pour des besoins d'optimisation et de performances. Par exemple, le conteneur list a une méthode sort).

Les conteneurs

En c++, les conteneurs sont des classes offrant au programmeur une implémentation permettant de gérer des collections dynamiques d'objets du même type (on parle de conteneurs homogènes), c'est-à-dire pour lesquels le nombre d'objets contenus peut varier à l'exécution. Les conteneurs sont implémentés dans la bibliothèque standard en tant que modèles de classe (templates), ce qui permet de les utiliser avec n'importe quel type d'objets, standard ou défini par le programmeur (à l'exception de bitset).

De plus les conteneurs sont conçus de manière à être compatible avec les algorithmes de la bibliothèque standard.

Comme toute classe standard, il faut les inclure avec un en-tête (header) spécifique, qui est souvent le nom de la classe avec des < > autour. Exemple : pour utiliser la classe vector il faut préciser dans le programme un #include <vector> .

Pour leur présentation il est d'usage de les séparer en trois catégories :

Les conteneurs séquentiels

Ils offrent des fonctionnalités suffisantes de base pour gérer simplement des collections d'objets. Tous permettent une insertion et un accès à tous les éléments par des itérateurs.

Il s'agit de vector, deque, list et bitset.

vector est un tableau dynamique où il est particulièrement aisé d'accéder directement aux divers éléments par un index, et d'en ajouter ou en retirer à la fin. À la manière des tableaux de type C, l'espace mémoire alloué pour un objet de type vector est toujours continu, ce qui permet des algorithmes rapides d'accès aux divers éléments. À noter qu'il existe une version spéciale de vector, vector<bool>, spécialement conçue pour économiser de la mémoire

deque (de "Double ended queue", file à double entrée) ressemble beaucoup à vector, mis à part qu'il est tout aussi efficace d'y insérer ou de supprimer des éléments au début de la liste. De plus, les éléments contenus ne sont pas forcément stockés de manière contigüe en mémoire, ce qui permet d'éviter de lourdes réallocations lors de changements importants dans le conteneur s'il est grand.

list est une liste doublement chainée. L'insertion et la suppression d'élément ou de groupes continus d'éléments y est efficace partout dans la liste, mais il n'est pas possible d'accéder directement (par un index) aux différents éléments. On est forcé de les parcourir avec les itérateurs. De la meme manière que deque, une liste chaînée ne voit pas ses differents éléments stockés en mémoire continument.

bitset est un cas particulier de conteneur. On peut l'assimiler à un tableau classique de bool. Le chiffre binaire étant la plus petite unité de mémoire possible, alors que le type de base du c++ le plus petit (char) est de taille 8 bits (habituellement), ces tableaux sont donc particulièrement optimisés pour stocker et manipuler une grande quantité d'informations qui peuvent être traduites par 1 ou quelques bits seulement.

Les conteneurs associatifs

Les conteneurs associatifs supposent l'utilisation d'une "clé de recherche" (un numéro d'identification, ou des chaines classées par ordre alphabétique par exemple) et implémentent des fonctions efficaces de tri et de recherche. Ils sont habituellement triés continuellement (lors de chaque insertion d'éléments).

Il s'agit de set, multiset, map, multimap

set ne contient que des objets du type clé de recherche tandis que map contient des clés associées avec un autre objet de type différent (exemple : Les numéros de téléphone dans un annuaire sont triés selon le nom de l'abonné correspondant au numéro). Toutes les clés sont supposées uniques.

Les conteneurs multiset et multimap sont les versions correspondantes qui autorisent la présence de plusieurs clés identiques (avec des algorithmes correspondants nécessairement un peu moins performants).

Les adaptateurs de conteneurs

Les adaptateurs de conteneurs ne s'utilisent qu'en complément à un des conteneurs précédents, afin de lui ajouter des fonctionnalités plus précises.

Il s'agit de stack, queue, priority_queue

stack implémente une interface de pile (LIFO, Last In First Out : dernier arrivé, premier sorti).

queue implémente un interface de file d'attente (FIFO, First In First Out : premier arrivé premier sorti).

priority_queue implémente un interface de file d'attente où les éléments peuvent être comparés entre eux (par niveau de priorité), et sont classés dans la file suivant l'ordre spécifié. Ainsi elle permettent de traiter des données suivant des niveaux de priorité de manière efficace.

Les algorithmes

Les algorithmes de séquences non modifiants

• for_each
• find
• find_if
• find_end
• find_first_of
• adjacent_find
• count
• count_if
• mismatch
• equal
• search
• search_n

Les algorithmes de séquences modifiants

copies

• copy
• copy_backward

échanges

• swap
• swap_ranges
• iter_swap

transformations

• transform

remplacements

• replace
• replace_if
• replace_copy
• replace_copy_if

remplissages

• fill
• fill_n

générations

• generate
• generate_n

suppressions

• remove
• remove_if
• remove_copy
• remove_copy_if

éléments uniques

• unique
• unique_copy

ordre inverse

• reverse
• reverse_copy

rotations

• rotate
• rotate_copy

permutations aléatoires

• random_shuffle

répartitions

• partition
• stable_partition

Les algorithmes de tri et les opérations apparentées

tris

• sort
• stable_sort
• partial_sort
• partial_sort_copy
• nth_element

recherches dichotomiques

• lower_bound
• upper_bound
• equal_range
• binary_search

fusions

• merge
• inplace_merge

opérations d'ensemble

• includes
• set_union
• set_intersection
• set_difference
• set_symmetric_difference

opérations de tas

• push_heap
• pop_heap
• maxmake_heap
• sort_heap

minimum et maximum

• min
• max
• min_element
• max_element
• lexicographical_compare

permutations

• next_permutation
• prev_permutation

Les chaînes de caractères

La classe string

• Il s'agit d'une classe standard qui permet de représenter une chaîne de caractères.
• Pour l'utiliser, il faut rajouter #include <string>
• Cette classe encapsule des données pour pouvoir effectuer toutes les opérations de base sur les chaînes.
• Ces opérations sont assez complexes notamment la gestion de la mémoire : l'encapsulation permet de masquer à l'utilisateur de la classe toutes les difficultés techniques.

Différentes opérations sur la classe string

• Déclaration et initialisation : string s1; string s2= "BONJOUR";
• Affichage et saisie : cout<<s2; cin>>s1;
• Concaténation : string s3=s2+s1;

Exemple 1 : la classe string

Fichier main.cpp

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main (void)
{
  string s1, s2, s3;

  cout << "Tapez une chaine : "; cin >> s1;
  cout << "Tapez une chaine : "; cin >> s2;
  s3 = s1 + s2;
  cout << "Voici la concatenation des 2 chaines :" << endl;
  cout << s3 << endl;
  return 0;
}

Explications

• Dans cet exemple, nous étudions l'utilisation de la classe string.
• On peut saisir le contenu d'une chaîne en utilisant cin.
• On peut concaténer 2 chaînes grâce à l'opérateur +.
• On peut afficher une chaîne grâce à cout.
• Dans cet exemple, on demande à l'utilisateur de saisir 2 chaînes de caractères s1 et s2 et on affiche s3 la concaténation de s1 et de s2.

Exécution

Lorsqu'on exécute ce programme, il s'affiche à l'écran :
Tapez une chaîne : AZERTY
Tapez une chaîne : QSDFGH
Voici la concaténation des deux chaînes :
AZERTYQSDFGH

Séparateurs

• Par défaut, lorsqu'on saisit une chaîne de caractères en utilisant cin, le séparateur est l'espace : cela empêche de saisir une chaîne de caractères comportant un caractère d'espace.
• La fonction getline(iostream &,string) permet de saisir une chaîne de caractères en utilisant le passage à la ligne comme séparateur : notre chaîne de caractères peut alors comporter des espaces.

Exemple 2 : string avec des espaces

#include <iostream>
using namespace std;
#include<string>

int main (void)
{
  string s1, s2, s3;

  cout << "Tapez une chaine : "; getline (cin, s1);
  cout << "Tapez une chaine : "; getline (cin, s2);
  s3 = s1 + s2;
  cout << "Voici la concatenation des 2 chaines :" << endl;
  cout << s3 << endl;
  return 0;
}

Explications

• Dans cet exemple, la chaîne de caractères s1 est saisie grâce à l'instruction getline(cin,s1) : cela permet de saisir au clavier la chaîne s1, la fin de la chaîne est alors indiquée lorsqu'on tape sur ENTREE.
• On saisit ensuite la chaîne s2 et on affiche la concaténation des deux chaînes.

Exécution

Lorsqu'on exécute ce programme, il s'affiche à l'écran :
Tapez une chaîne : AZ ERTY
Tapez une chaîne : QS DFGH
Voici la concaténation des deux chaînes :
AZ ERTYQS DFGH

Analyse de chaînes

• Nombre de caractères d'une chaîne : size() est une méthode de la classe string qui renvoie le nombre de caractères utiles.
• Récupération du i-ième caractère : la méthode const char at(int i) permet de récupérer le i+1ième caractère. (0 = 1er)

Exemple 3 : analyse de chaînes

#include <iostream>
#include<string>

using namespace std;

int main (void)
{
  string s= "BONJOUR";
  int taille = s.size ();

  cout << "La chaine comporte " << taille << " caracteres." << endl;

  for (int i = 0 ; i < taille ; i++)
    cout << "caractère " << i << " = " << s.at(i) << endl;
  return 0;
}

Explications

• La méthode size() sur un string permet de connaître la taille d'une chaîne de caractères.
• Si i est un entier s.at(i) permet de connaître le (i+1)-ième caractère de la chaîne (s.at(0) étant le premier caractère).
• Dans ce programme, on initialise la chaîne s à "BONJOUR" : on affiche ensuite la taille de la chaîne et on affiche ensuite un à un chaque caractère.

Exécution

Lorsqu'on exécute ce programme, il s'affiche à l'écran :

La chaîne comporte 7 caractères
caractère 0 = B
caractère 1 = O
caractère 2 = N
caractère 3 = J
caractère 4 = O
caractère 5 = U
caractère 6 = R

Compatibilité avec les char * et les tableaux de char

• Transformation de chaîne de type C en string : on peut utiliser le constructeur string(char *) ou l'affectation grâce au symbole = d'un char * vers une string.
• Transformation d'une string en chaîne de type C : il suffit d'utiliser la méthode : c_str() qui renvoie un char * qui est une chaîne de type C.

Exemple 4 : compatibilité avec les tableaux de char et les char *

#include <iostream>
using namespace std;
#include<string>

int main (void)
{
  string s1, s2;
  char c1 []= "BONJOUR";
  const char * c2;

  s1 = c1;
  cout << s1 << endl;
  s2 = "AU REVOIR";
  c2 = s2.c_str();
  cout << c2 << endl;
  return 0;
}

Explications

• Dans cet exemple, c1 est un tableau de 8 char contenant la chaîne "BONJOUR " (n'oubliez pas le caractère de fin de chaîne '\0').
• Le pointeur c2 est un pointeur vers un tableau non modifiable de char.
• Les variables s1 et s2 sont des string.
• On peut affecter directement s1=c1 : le tableau de char sera transformé en string.

Dans c2, on peut récupérer une chaîne « de type C » identique à notre string en écrivant c2=s2.c_str().

• On peut transformer aisément une string en tableau de char et inversement.

Exécution

Lorsqu'on exécute ce programme, il s'affiche à l'écran :
BONJOUR
AU REVOIR

Transformation d'une chaîne en int ou double

• Pour transformer une chaîne en double ou en int, il faut transformer la chaîne en flot de sortie caractères : il s'agit d'un istringstream.
• Ensuite, nous pourrons lire ce flot de caractères en utilisant les opérateurs usuels >>.
• La méthode eof() sur un istringstream permet de savoir si la fin de la chaîne a été atteinte.
• Chaque lecture sur ce flot grâce à l'opérateur >> renvoie un booléen qui nous indique d'éventuelles erreurs.

Exemple 5 : transformation de string en int

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string> 
using namespace std;
int main (void)
{
  string s;
  cout << "Tapez une chaine : "; getline (cin, s);
  istringstream istr(s);
  int i;

  if (istr >> i) cout << "VOUS AVEZ TAPE L'ENTIER " << i << endl;
  else cout << "VALEUR INCORRECTE" << endl;
  return 0;
}

Explications

• Dans cet exemple, s est une chaîne : on saisit une chaîne au clavier en utilisant getline(cin,s).
• On crée ensuite un istringstream appelé istr et construit à partir de s.
• On peut lire un entier i à partir de istr en utilisant : istr>>i .
• (istr>>i) renvoie true si un entier valide a pu être lu et renvoie false sinon.
• De la même manière, on pourrait lire des données d'autres types, double par exemple.

Exécution 1

Lorsqu'on exécute ce programme, il s'affiche à l'écran :
Tapez une chaîne : 12345
VOUS AVEZ TAPE L'ENTIER 12345

Exécution 2

Lorsqu'on exécute ce programme, il s'affiche à l'écran :
Tapez une chaîne : BJ9UYU
VALEUR INCORRECTE

Les chaînes de caractères de type C

Le header cstring défini un certain nombre de fonction permettant la manipulation de chaînes de caractères de type C.

strlen

Lorsqu'une chaîne est enregistrée avec des unités de code de huit bits (soit un octet) la fonction strlen donne le nombre d'octets de la chaîne.

Si jamais le codage de caractère utilisé est l'un de ses anciens codage de caractères où le nombre d'octet correspond au nombre de caractères, ce nombre est alors aussi le nombre de caractères.

int strlen(char *str)
{
  int i = 0;
  while(str[i] != '\0')
    i++;
  return (i);
}

memchr

char *pch;
int pospex;

pch = (char*) memchr (Trame, '!', strlen(Trame));
if(pch!=NULL)
{
    pospex = pch - Trame;
}

memchr(void* p, int c, size_t n)

memchr scrute les n premiers octets de p à la recherche du caractère c.

si succès, renvoie un pointeur sur la première occurrence de c dans p, sinon, renvoie NULL.

Voir aussi

• Libstdcpp

Expressions rationnelles

En informatique, une expression régulière ou expression rationnelle ou expression normale ou motif, est une chaîne de caractères, qui décrit, selon une syntaxe précise, un ensemble de chaînes de caractères possibles. Les expressions régulières sont également appelées regex (de l'anglais regular expression). Elles sont issues des théories mathématiques des langages formels. Les expressions régulières sont aujourd’hui utilisées pour la lecture, le contrôle, la modification, et l'analyse de textes ainsi que la manipulation des langues formelles que sont les langages informatiques.

L'exemple d'expression régulière suivant permet de valider qu'une chaîne de caractère correspond à la syntaxe d'un nombre entier non signé, c'est à dire une suite non vide de chiffres :

[0-9]+

En détails :

• Les crochets spécifient l'ensemble des caractères auquel doit appartenir le caractère courant de la chaîne. Dans cet exemple, l'ensemble est celui des chiffres de 0 à 9 inclus.
• Le caractère plus indique de répéter le motif précédent au moins une fois (suite non vide).

Les expressions régulières sont supportées par différentes bibliothèques, et ont été ajoutées à la bibliothèque standard dans les versions récentes.

En C++, la validation d'une chaîne de caractères peut se faire en utilisant la classe regex la fonction regex_match définis dans le fichier regex de l'espace de nom std :

#include <iostream>
#include <regex>
  
using namespace std;

int main()
{
    string texte = "12345";

    // Expression régulière :
    regex rxnombre("^[0-9]+$");
  
    // Fonction regex_match(regex, string) pour vérifier la correspondance :
    if ( regex_match(message, Expression ) )
        cout << "Le texte est un entier positif.\n";
    else
        cout << "Le texte n'est pas un entier positif.\n";

    return 0;
}

Syntaxe

Les expressions rationnelles peuvent être analysées et testées via un débogueur en ligne comme https://regex101.com/.

Expressions rationnelles courantes

Caractère	Type	Explication
.	Point	N'importe quel caractère
[...]	crochets	classe de caractères : tous les caractères énumérés dans la classe, avec possibilité de plages dont les bornes sont séparées par "-". Ex : [0-9a-z] pour tout l'alphanumérique en minuscule, ou [0-Z] pour tous les caractères de la table Unicode entre "0" et "Z", c'est-à-dire l'alphanumérique majuscule plus ":;<=>?@".
[^...]	crochets et circonflexe	classe complémentée : tous les caractères sauf ceux énumérés.
[...[...]]	union	Union des deux ensembles
[...&&[...]]	intersection	Intersection des deux ensembles
^	circonflexe	Marque le début de la chaîne ou de la ligne.
$	dollar	Marque la fin de la chaîne ou de la ligne.
|	barre verticale	Alternative - ou reconnaît l'un ou l'autre
(...)	parenthèses	groupe de capture : utilisé pour limiter la portée d'un masque ou de l'alternative, grouper un motif répété ou capturer une séquence
\n	référence	Même séquence que celle capturée précédemment par le nème groupe de capture
\g{n}	référence	Même séquence que celle capturée précédemment par le nème groupe de capture
(?P<nom>pattern)	Sous-motif nommé	Nomme le résultat d'un groupe de capture par un nom.
\g{nom}	référence	Même séquence que celle capturée précédemment par le groupe de capture nommé nom.
\k<nom>	référence	Même séquence que celle capturée précédemment par le groupe de capture nommé nom.

Par défaut, les caractères et groupes ne sont pas répétés. Les quantificateurs permettent de spécifier le nombre de répétitions et sont spécifiés immédiatement après le caractère ou groupe concerné.

Quantificateurs

Caractère	Type	Explication
*	astérisque	0, 1 ou plusieurs occurrences
+	plus	1 ou plusieurs occurrences
?	interrogation	0 ou 1 occurrence
{...}	accolades	nombre de répétitions : spécifie le nombre de répétitions du motif précédent (minimum et maximum). Avec la présence de la virgule, quand le minimum est absent la valeur par défaut est zéro, quand le maximum est absent la valeur pas défaut est l'infini. Sans virgule (un seul nombre) il s'agit du nombre exact (minimum et maximum ont la même valeur). Exemples : a{2} deux occurrences de "a", a{1,10} (sans espace) entre une et dix, a{,10} jusqu'à 10 fois (de 0 à 10), a{3,} au moins 3 fois (de 3 à l'infini).

Par défaut les quantificateurs ne recherchent pas forcément la plus longue séquence de répétition possible. Il est possible de les suffixer avec un caractère pour modifier leur comportement.

Modificateurs de quantificateurs

Caractère	Type	Explication
?	réticent	Le quantificateur qui précède recherchera la plus petite séquence possible.
+	possessif	Le quantificateur qui précède recherchera la plus grande séquence possible.

Remarques :

• Les caractères de début et fin de chaîne (^ et $) ne fonctionnent pas dans [] où ils ont un autre rôle.
• Les opérateurs * et + sont toujours avides, pour qu'ils laissent la priorité il faut leur apposer un ? à leur suite.

Classes de caractères POSIX

Classe	Signification
[[:alpha:]]	n'importe quelle lettre
[[:digit:]]	n'importe quel chiffre
[[:xdigit:]]	caractères hexadécimaux
[[:alnum:]]	n'importe quelle lettre ou chiffre
[[:space:]]	n'importe quel espace blanc
[[:punct:]]	n'importe quel signe de ponctuation
[[:lower:]]	n'importe quelle lettre en minuscule
[[:upper:]]	n'importe quelle lettre capitale
[[:blank:]]	espace ou tabulation
[[:graph:]]	caractères affichables et imprimables
[[:cntrl:]]	caractères d'échappement
[[:print:]]	caractères imprimables exceptés ceux de contrôle

Expressions rationnelles Unicode

Expression	Signification
\\	Antislash
\C	Caractère spécial C non interprété : [ ] { } ( ) ? * . : \ & - ^ $
\Q...\E	Séquence littérale non interprétée
\0xxx	Caractère Unicode (1 à 3 chiffres octaux)
\a	Alarme (ASCII 07)
\A	Début de chaîne
\b	Caractère de début ou fin de mot
\B	Caractère qui n'est pas début ou fin de mot
\cX	Caractère de contrôle ASCII (X étant une lettre)
\d	Chiffre
\D	Non chiffre
\e	Escape (ASCII 1B)
\f	Form-feed (ASCII 0C)
\G	Fin de la correspondance précédente
\h	Espace blanc horizontal [ \t\xA0\u1680\u180e\u2000-\u200a\u202f\u205f\u3000]
\H	Non espace blanc horizontal [^\h]
\n	Fin de ligne
\pL, \p{L}, \p{Letter}	Lettre (dans tout langage)
\r	Retour charriot
\R	Retour à la ligne, équivaut à \u000D\u000A|[\u000A\u000B\u000C\u000D\u0085\u2028\u2029]
\s	Caractères espace [ \t\n\x0B\f\r]
\S	Non caractères espace [^\s]
\t	Tabulation
\uxxxx	Caractère Unicode (4 chiffres hexadécimaux)
\v	Espace blanc vertical [\n\x0B\f\r\x85\u2028\u2029]
\V	Non espace blanc vertical [^\v]
\w	Caractère alphanumérique : lettre, chiffre ou underscore
\W	Caractère qui n'est pas lettre, chiffre ou underscore
\xxx	Caractère Unicode (2 chiffres hexadécimaux)
\x{xx...x}	Caractère Unicode (chiffres hexadécimaux)
\X	Caractère Unicode du groupe de graphèmes étendu
\z	Fin de chaîne

Constructeurs spéciaux : Ces fonctions précèdent l'expression à laquelle elles s'appliquent, et le tout doit être placé entre parenthèses.

• ?: : groupe non capturant. Ignorer le groupe de capture lors de la numérotation des backreferences. Exemple : ((?:sous-chaine_non_renvoyée|autre).*).

  La présence d'un groupe capturant peut engendrer une allocation mémoire supplémentaire. Si une expression régulière particulièrement complexe provoque une erreur de mémoire, essayez de remplacer les groupes capturant non référencés et inutilisés par des groupes non-capturant en ajoutant ?: juste après la parenthèse ouvrante, et en décalant les numéros des groupes référencés.

• ?> : groupe non capturant indépendant.
• ?<= : positive lookbehind, vérifier (sans consommer) que ce qui précède correspond au motif spécifié. Exemple :

  Chercher une lettre u précédée d'une lettre q : (?<=q)u

• ?<! : negative lookbehind, vérifier (sans consommer) que ce qui précède ne correspond pas au motif spécifié.
• ?= : positive lookahead, vérifier (sans consommer) que ce qui suit correspond au motif spécifié.
• ?! : negative lookahead, vérifier (sans consommer) que ce qui suit ne correspond pas au motif spécifié. Exemples :

  Chercher une lettre q non suivie d'une lettre u : q(?!u)

  ((?!sous-chaine_exclue).)

  <(?!body).*> : pour avoir toutes les balises HTML sauf "body".

  début((?!mot_exclu).)*fin : pour rechercher tout ce qui ne contient pas un mot entre deux autres.

  (?!000|666) : pour exclure 000 et 666.

Options :

Les options d'interprétation sont en général spécifiées à part. Mais certaines API ne permettent pas de les spécifier. Il est possible d'insérer ces options dans l'expression régulière.

(?optionsactivées-optionsdésactivées)

Exemples :

• Chercher un mot composé de voyelles sans tenir compte de la casse :

  (?i)[AEIOUY]+

• Chercher un mot composé de voyelles en tenant compte de la casse, ici en majuscules :

  (?-i)[AEIOUY]+

Les options s'appliquent à toute l'expression quelle que soit leur position dans l'expression.

Interfaces graphiques

Il est possible en C++ de réaliser des interfaces graphiques portables c'est-à-dire fonctionnant à la fois sous Linux, sous Windows et sous Mac OS.

On parle alors de toolkits.

Citons par exemple :

• wxWidgets, disponible sous la licence "wxWindows license" qui autorise la création de programmes commerciaux sans pour autant payer de licence, et bien évidemment de créer des logiciels libres ;
• Qt, disponible de manière gratuite pour l'utilisation dans des projets openSources, sous license GNU LGPL 3 depuis la version 5.7, est une bibliothèque logicielle multiplateforme (Linux, MacOS, Tizen, Windows, ...) ;
• GTK, il est possible de concevoir des applications open source ou propriétaires avec GTK, il a été initialement créé pour les besoins de GIMP puis a été réutilisé pour réaliser le gestionnaire de fenêtre GNOME ;
• gtkmm est une bibliothèque logicielle de binding permettant l'utilisation du toolkit GTK en langage C++. C'est l'interface officielle de GTK et GNOME en langage C++. Le nom gtkmm signifie gtk-- (gtk moins moins) assez curieusement car il s'agit pour l'essentiel d'un portage en C++.

Ces toolkits comportent des composants graphiques « standards » ayant la même apparence quelle que soit la plateforme de développement. Pour que cela soit portable, un toolkit existe en différentes versions. Chaque version supporte un système d'exploitation différent et implémente les composants pour celui-ci.

Exemple simple avec Qt

L'exemple ci-dessous affiche une fenêtre simple. Pour plus de détails, voir le livre sur la programmation Qt.

.pro

Le fichier d'extension .pro décrit le projet Qt. Pour cet exemple, créez un fichier nommé app.pro contenant ces 2 lignes :

TEMPLATE += app
QT += widgets

C++

Créez ensuite un fichier nommé app.cpp définissant l'application :

#include <QApplication>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);
    QPushButton bouton("Hello world!");
    bouton.show();
    return app.exec();
}

En général, chaque classe de la bibliothèque Qt a un nom commençant par la lettre Q, et sa définition se trouve dans un fichier d'entête du même nom. L'application crée une application, en passant les arguments de la ligne de commande au constructeur, puis crée un bouton affichant "Hello world!" mais sans action associée. Ce bouton est ensuite affichée dans une nouvelle fenêtre. L'appel à la méthode exec() exécute une boucle de traitement d'évènements jusqu'à ce que la fenêtre soit fermée.

Compilation

La compilation du programme ci-dessous doit aboutir à la production d'un fichier exécutable :

1. Ouvrez une fenêtre de commande et assurez vous d'avoir le répertoire du compilateur C++ et celui de Qt dans le PATH :
   • Si vous avez installé la version binaire de QtSDK, lancez la console pour Qt :
     • Sous Windows : Démarrer > Tous les programmes > Qt DSK > Desktop > Qt version for Desktop (compilateur)
   • Sinon, configurez la variable d'environnement PATH puis lancer une console de commandes.
2. Créez le fichier Makefile à partir du fichier projet :

   qmake

3. Construisez le programme en utilisant le compilateur C++ (GCC, Visual C++, MinGW, ...) :
   • Pour GCC :

   make

   • Pour Visual C++ :

   nmake

   • Pour MinGW :

   mingw32-make

Si aucune erreur ne se produit, deux sous-répertoires debug et release ont été créés, et le fichier exécutable a été créé dans l'un d'eux :

• app.exe sous Windows
• app ou a.out sous Unix, Linux

Pour plus de détails voir La section « Compilation » du chapitre « Un premier programme » du livre sur la programmation avec Qt.

Bibliographie et liens

Bibliographie

• (français) Bjarne Stroustrup - Le langage C++ - Éditions Pearson Education - 2004 - 1100 pages -  (ISBN 2-744-07003-3)
• (français) Ivor Horton - Visual C++ 6 - Éditions Eyrolles - 1999 - 1290 pages -  (ISBN 2-212-09043-9)
• (français) Mehdi Benharrats, Benoit Vittupier - Le guide du C++ moderne - Éditions D-BookeR - 2021 - 700 pages -  (ISBN 978-2-8227-0881-4)

Livres

• Programmation orientée objet
• Patrons de conception

Liens sur les autres projets

• (français) C++ sur Wikipédia

Liens Externes

• (français) Cours de C/C++
• (anglais) C/C++ Reference
• (français) Apprenez à programmer en C++

Dessiner des formes : les bibliothèques graphiques

Le C++ peut être utilisé pour la création de jeux ou plus généralement d'interface graphiques, qui nécessitent de pouvoir dessiner et créer des formes, entre autres.

Cette partie traite de la programmation graphique basique du C++ en 2D. Pour ce faire, il sera utilisé la bibliothèque graphique SFML.

Téléchargement de la SFML

• Allez sur http://www.sfml-dev.org/download/sfml/2.4.0/index-fr.php et téléchargez la version qui correspond à votre configuration. Le site de la SFML est très bien détaillé et apporte beaucoup d'informations sur quelle version télécharger.
• Enregistrer où vous voulez le dossier, le principal étant de choisir un répertoire dont on se souvient facilement.

Mise en place de la SFML

Pour utiliser la SFML, il faut ajouter à votre projet un chemin d'inclusion qui va jusqu'au dossier include de votre dossier SFML : par exemple "C:\SFML-2.4.0\include" (sur Windows).

Puis il faut joindre les fichiers .hpp correspondant aux besoins du programme. La plupart du temps, #include <SFML/Graphics.hpp> suffit.

Pour la compilation, il faut d'abord compiler le fichier source principal du programme, par habitude "main.cpp" : "g++ -c main.cpp -I<chemin/du/dossier/include/SFML>". Cela génère un fichier "main.o". Puis il faut lier le fichier compilé aux bibliothèques SFML : "main.o -o sfml.exe -L<chemin/du/dossier/lib/SFML> -lsfml-graphics -lsfml-window -lsfml-system". Enfin, il faut ajouter les fichiers .dll du dossier "bin" du dossier SFML dans le répertoire d'exécution du programme compilé.

On peut se référer aux pages d'aides du site de la SFML pour effectuer les actions décrites ci-avant : http://www.sfml-dev.org/tutorials/2.4/index-fr.php --> Catégorie « Démarrer ». En ce qui concerne Visual Studio Code, on peut configurer ainsi le fichier "tasks.json" :

{
    // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    // for the documentation about the tasks.json format
    "version": "0.1.0",
    "command": "g++",
    "isShellCommand": true,
    "suppressTaskName": true,
    "tasks": [
        { 
            "taskName": "Compilation",
            "isBuildCommand": true,
            "args": ["-c", "${workspaceRoot}\\main.cpp", "-IC:\\SFML-2.4.0\\include"]
        },
        { 
            "taskName": "Liaison du fichier compilé aux bibliothèques SFML",
            "args": ["${workspaceRoot}\\main.o", "-o", "sfml.exe", "-LC:\\SFML-2.4.0\\lib", "-lsfml-graphics", "-lsfml-window", "-lsfml-system"]
        }
    ],
    "showOutput": "always"
}

Utilisation de la SFML

Cette section est vide, pas assez détaillée ou incomplète.

Opérateurs

On peut facilement utiliser des opérateurs sur une ou des classes. Prenons un exemple très simple: La classe Q (nombre rationnel)!

#include <iostream>
#include <cstdlib>

class Q{
public:
	int num; // stocke le numérateur
	int den; // stocke le dénominateur
	Q(int a=0,int b=1); // le constructeur de la classe Q (le nombre 0 par défaut)
	Q operator+(Q a); // Définit l'opérateur +
	void show(); // Affiche le nombre rationnel
};

Q::Q(int a,int b){ // Le constructeur
	num=a;
	den=b;
}

Q Q::operator+(Q a){
	Q t; // crée un nouveau nombre rationnel
	t.num=num*a.den+den*a.num; // stocke le numérateur des nombres additionnés
        t.den=den*a.den;  // stocke le dénominateur des nombres additionnés.
	return t; // retourne le résultat de l'addition
}

void Q::show(){
     std::cout << num << " / " << den << " = " << (float)(num)/(float)(den) << "\n";
}

int main(){
Q a(3,4),b(1,2); // définit deux nouveaux nombres rationnels a et b
a=a+b; // additionne a et b est stocke le résultat sous a.
a.show(); // affiche a
return 0; 
}

Voilà ! Il est en effet bien pratique d'avoir une classe Q qui permet de stocker des nombres rationnels, mais elle n'est pas très utile, si l'on ne peut pas faire d'opération avec ces objets. L'exemple ci-dessus montre comment il est possible d'utiliser l'opérateur + entre deux objets de la classe Q (nombre rationnel).

Héritage

L'héritage est le fait de faire descendre une classe d'une autre. Par exemple, la classe rectangle descend de la classe polygone, le rectangle est un polygone et hérite donc de tous les attributs de polygone, mais il a quelques propriétés de plus.

Pour déclarer que la classe rectangle descend de polygone, on écrit :

    class rectangle : public polygone { 
        //définition de la classe rectangle
    };

Polymorphisme

Polymorphisme

Le polymorphisme est une fonctionnalité de l'héritage : la capacité d'appeler une méthode en fonction du type réel d'un objet (sa classe).

 ne pas confondre avec la surcharge, où les fonctions peuvent avoir un même nom, mais différents types de paramètres.

Exemple

Soit une classe A implémentée de la manière suivante :

 class A
 {
 public:
     int compare(A autre); // compare deux objets A
     static void sort(A** tableau_de_a,int nombre); // tri
 };

La méthode statique sort effectue le tri du tableau en appelant la méthode compare.

Soit une classe B héritant de A, ayant un critère supplémentaire de comparaison. Il faut donc une nouvelle version de la méthode de comparaison :

 class B : public A
 {
 public:
     int compare(A autre); // compare deux objets A
 };

Problème

Si on a un tableau de pointeur sur des objets B, la méthode compare appelée par la fonction de tri est celle de la classe A, car la fonction a pour paramètre un tableau de pointeur sur des objets A. Ce comportement n'est pas polymorphique.

Solution

Pour que la méthode appelée soit celle de la classe B, il faut qu'elle soit déclarée virtuelle (virtual) dans la classe de base :

 class A
 {
 public:
     '''virtual''' int compare(A autre); // compare deux objets A
     static void sort(A** tableau_de_a,int nombre); // tri
 };

La fonction de tri appellera alors la méthode selon le type réel des objets, même en utilisant un pointeur sur des objets A.

En fait, le compilateur construit une table des fonctions virtuelles pour les classes A et B et les autres sous-classes, et chaque objet créé possède un pointeur vers cette table.

GFDL

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