Partie du cours de C qui sera uniquement disponible en téléchargement

1. http://www.isima.fr/~loic
Septembre 2016
1

2. 2
Plan
• Déboguer en texte
• Xlib
• Arbres
• Systèmes

3. DÉBOGUER
Adaptation et traduction d'un tutorial écrit par Guy Keren
http://users.actcom.co.il/~choo/

4. 4
En situation
• Programme syntaxiquement correct
MAIS
1. Programme avec un comportement aléatoire
2. Programme planté ?
 Message Segmentation Fault
 Fichier coredump (peut être très gros)

5. 5
Déboguer ?
• A la main
 Afficher le nom des variables / valeurs
 Macro DUMP
• Utiliser un débogueur…
 gdb ou confrères
• Utiliser un éditeur de développement avec
débogueur intégré
 Eclipse, Visual, Borland
• Programmes tiers
 valgrind (erreurs de contexte + fuite mémoire)

6. 6
Avertissement
• L'affichage printf pour un programme est une
tache qu'il est possible/souhaitable de remettre à
plus tard
• Forcer l'affichage avec fflush(stdout);
for (i = 0; i >= 0; ++i)
{
printf("%d", i);
}

7. 7
Préalable
• Compiler tous les programmes avec l'option de
profilage –g
 Attention cela ralentit la compilation et l'exécution
• Lancer gdb / ddd dans le répertoire où se
trouvent les sources
 Plus facile
 Informations sur les lignes à problème

8. 8
Invoquer gdb
• produit GNU au format texte
• "Surcouches" graphiques
 xgdb
 ddd
gdb executable
gdb executable fichier_core
gdb executable numero_processus

9. 9
Exécuter un programme
Raccourci : r
Quitter : quit ou q
run
run paramètres_ligne_commande
run 10 "2eme param"
[ddd] paramètres spécifiés dans un
menu

10. 10
Point-d'arrêt (1)
• Break point
• Arrêter le programme à un point donné
 Idéalement avec le bogue présumé
• A une ligne donnée
• A chaque fois qu'une fonction est appelée
break fonction
break prog.c:115
Raccourci : b
[ddd] click

11. 11
Point-d'arrêt (2)
• Connaître les points d'arrêt
• Effacer des points d'arrêt
• Faire des points d'arrêts conditionnels
 Arrêter le programme si une condition est
réunie
help break
help breakpoints
continue (raccourci c)

12. 12
Avancer dans l'exécution
• Exécute la commande courante et s'arrête
 Affiche la prochaine commande
• Exécute la commande courante
 Si la commande est une fonction, s'arrête au
début de cette fonction
step
next

13. 13
Afficher des variables/expressions
• Afficher la valeur d'une variable
 Doit être accessible au moment de l'évaluation
• Afficher la valeur de toute expression
print i*i
p 3*i
print argv[argc-1]
print max(5, 10)
print i
print variable
[ddd] survol souris

14. 14
Pile d'appel de fonctions ?
• Quelle fonction s'exécute ?
• Par qui a-t'elle été appelée ?
#0 fonction_courante
#1 in fonction_appelante
#2 in fonction_appelante_2
where

15. 15
Contexte / Frame
• #n : numéro du contexte
#0 fonction_courante
#1 in fonction_appelante
frame 1
print i
Affiche la variable i de fonction_appelante
up (u)
down (d)

16. 16
Déboguer un programme en cours
• Par paresse ?
• Programme dont l'initialisation est trop longue …
1. Le programme se met en pause
2. Faire les manipulations
3. Quitter gdb = le programme continue
gdb programme processus_id
gdb prog 16354

17. 17
Fichier core/coredump (1)
• Obtenu au plantage d'un programme
• Le plantage n'est pas toujours facile à
reproduire
• Image mémoire d'un processus
• Pleins d'infos si options –g
 Pile d'appels, contenu de variables, …
• Le fichier n'est PAS toujours fiable
 il peut être corrompu si la mémoire l'est

18. 18
Fichier core/coredump (2)
• Donner les chemins des fichiers s'ils ne sont
pas dans le répertoire de lancement de gdb
• Toutes les commandes ne sont pas
disponibles
  : commandes d'exécution (next)
  : print, where, frame
gdb programme fichier_core

19. 19
Aller plus loin…
help (h)
help mot_clé
Exemples :
• Gérer des fichiers sources dans plusieurs répertoires : dir
• Lister des lignes de code : list ou l
Documentation officielle :
http://www.cs.utah.edu/dept/old/texinfo/gdb/gdb_toc.html

20. 1. Généralités
2. Événements
3. Contexte graphique

21. 21
X Windows System
• Système graphique d’affichage sous UNIX
 X11
 X
• Terminal texte α
• Gestion des événements asynchrone

22. 22
Xlib
• Bibliothèque de bas niveau
 Orientée événements (X / Protocole X)
 Pas orientée composants (widgets)
 Principales fonctions/déclarations préfixées par X
• Base pour des bibliothèques de plus haut niveau
 Intrinsics (Xt)
 Motif
 Qt
 GTK
 SDL
• Peu d’alternatives

23. 23
Un peu d’histoire
• 1980 : MIT – Projet ATHENA
• 1984 : Protocole X – Xlib
• 1987 : Réécriture de X11R1 + Intrinsics
• 1988 : fondation consortium X
 Dernière version X11R6.3 en 1997
• 1992 : projet XFree86
• 1997 : fondation de the Open Group
• 1999 : projet X.org
• 2012 : sortie en X11R7.7

24. 24
Concepts
• Modèle client-serveur
• Protocole X
• Evénements
• Display / écrans
• Ressources
éventuellement
partagées
• Fenêtres
• Contextes graphiques
• Polices de caractères
• Cartes de couleurs
• Curseurs
• Pixmaps

25. 25
Relation client-serveur
Serveur
Client
Client
Client
Protocole de communication
Service
Demandeur
Réseau (IP)
Même machine (IPC)

26. 26
Client X / Serveur X
• Deux processus distincts
• Communication grâce au protocole X
• Client X
 Programme utilisateur qui exploite le serveur X
 Soumets de requêtes d’affichage
 Gère l’interaction avec l’utilisateur
• Serveur X
 Gestion et contrôle des E/S
 Gère un display (écran(s), souris, clavier)
• Inversion géographique par rapport au modèle
classique

27. 27
Protocole X
• Description de la communication entre le
client et le serveur X
• Gestion asynchrone des événements
 Pas d’attente de synchronisation
 Zones mémoire tampon
• Indépendant de l’architecture
 Réseau TCP/IP
 Inter Processus Communication

28. 28
Serveur X / Display
Carte graphique
Mémoire
Périphériques d’entrée sortie
Multi écrans ?
Multi écrans ?
Problématiques / portabilité
• Taille de l’écran
• Nombre de couleurs (profondeur)

29. 29
1 serveur X, 1 display, 1 écran
a110.isima.fr:0.0
1 serveur X, 1 display, 2 écrans
a110.isima.fr:0.0 et a110.isima.fr:0.1
Clients X
Serveur
Terminal
Terminal
Réseau
Protocole X

30. 30
Fenêtre
• Composant de base obligatoire
• Hiérarchie de fenêtres
 Fenêtre racine root non modifiable
 Client particulier : le gestionnaire
• Tous les événements/actions se font relativement
à une fenêtre
 Une seule fenêtre reçoit les événements claviers
• Le client est responsable de l’affichage, pas le
serveur
 Fenêtre pas affichée par défaut

31. 31
Evénements (1)
1. Entrées-sorties
 Appui sur une touche (avoir le focus)
 Clic de souris
2. Gestion des fenêtres
 Affichage/rafraîchissement de fenêtre (Exposure)
 Redimensionnement
 Mise en icône
3. Changement de configuration
4. Communication entre clients

32. 32
Evénements (2)
• Relatifs à une fenêtre
 Propagation dans la hiérarchie
 Sélection et filtre
• Asynchrones
• Pour le client
 boucle principale d’attente et de gestion
• Structures XEvent

33. 33
Quelques rappels de codage
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
OU
|
ET
&
OU EXCLUSIF
XOR
Mettre à 1 les bits
d’un masque en fonction de certains critères
Afficher deux fois un pixel l’efface

34. 34
Ecrire un programme
1. Déclarations & initialisations générales
2. Connexion au serveur X
3. Initialisations spécifiques X
• Créer les ressources
• Afficher la fenêtre
4. Boucle principale
• Réception & analyse des événements
5. Libération des ressources

35. 35
Inclusions des entêtes
• Entêtes spécifiques à adapter, au minimum
• Ne pas oublier de mettre l’option –lX11
à l’édition des liens
• Préciser les chemins
 des bibliothèques –Lrépertoire
–L/usr/X11R6/lib par exemple
 Des entêtes -Irépertoire
#include <X11/Xlib.h> /* ou */
#include <X11R6/Xlib.h>
/* et d’autres suivant l’utilité */

36. 36
Window root;
Window win;
Display * dpy;
int ecran;
unsigned int wpx,
bpx;
XEvent ev;
unsigned int mask;
Fenêtre racine
Fenêtre à créer
display
écran par défaut
couleur d’avant-plan
couleur de fond
événement
masque
Déclarations

37. 37
Connexion & informations
dpy = XOpenDisplay(0);
ecran = DefaultScreen(dpy);
root = DefaultRootWindow(dpy);
bpx = BlackPixel(dpy,ecran);
wpx = WhitePixel(dpy,ecran);
Macros de convenance : ne commencent pas par X
Ouverture de la connexion
Tester si NULL
Récupération d’informations
Couleurs utilisées par l’écran

38. 38
Créer une fenêtre
win = XCreateSimpleWindow( dpy,root,0,0,
LARGEUR,HAUTEUR,6,wpx,bpx);
XStoreName(dpy,win, "Titre fenêtre");
XSelectInput(dpy,win, ExposureMask );
XMapWindow(dpy,win);
Sélection des événements intéressants pour la fenêtre
Affichage de la fenêtre

39. 39
Sélection d’événements
Evénement Masque
Valeur
(fictive)
Masque
résultat
00000000
Expose ExposeMask 00000001 00000001
KeyPress KeyPressMask 00000010 00000011
ButtonPress ButtonPressMask 00001000 00001011
ButtonRelease ButtonReleaseMask 00010000 00011011
MotionNotify Button1MotionMask 10000000 10011011

40. 40
while(!sortie)
{
XNextEvent(dpy, &ev);
switch(ev.type)
{
case Expose :
afficheGraphisme();
break;
case KeyPress :
saisie();
break;
case ButtonPress :
default :
puts("Evenement Inconnu !");
break;
}
}
Boucle
principale
variable sortie mise à jour dans une des fonctions

41. 41
Libérer les ressources
• Détruire la fenêtre & fermer la connexion
• Rendre les ressources liées aux
 Contextes graphiques
 Polices de caractères
 Curseurs souris
 Pixmaps
 …
XDestroyWindow(dpy, win);
XCloseDisplay(dpy);
XFreeGC(dpy, gcontext);

42. 42
Contexte graphique
• Toutes les informations pour une opération
graphique
• Dessin d’une forme
 Épaisseur de trait
• Affichage de texte lié à une police de caractères
• Couleur d’avant plan
 foreground color ou white pixel
• Couleur de fond
 background color ou black color

43. 43
GC gcontext;
XGCValues gcv;
unsigned long gcmask;
gcv.foreground = wpx;
gcv.background = bpx;
gcv.line_width = 3;
gcv.function = GXcopy;
gcmask = GCForeground | GCBackground |
GCLineWidth | GCFunction;
gcontext =
XCreateGC(dpy,win,gcmask,&gcv);
Variables
Couleur et trait
Affichage des pixels
(remplacement, XOR…)
Masque pour champs renseignés précédemment
Création du contexte graphique

44. 44
Dessiner
• Dessin dans une boite (largeur, hauteur)
• XDrawLine
• XDrawRectangle
• XFillRectangle
• XDrawArc
• XFillArc
 angles en 64èmes de degrés
(0,0)
y
x
Coin haut gauche
+ largeur
+ hauteur

45. 45
Dans les exemples fournis…
• Comment changer un curseur de souris
 Sablier, pointeur, …
• Comment afficher une chaîne de caractères
 Impossible avec un premier événement
• Saisir une chaîne de caractère
• Charger/libérer une police de caractères

46. 46
Gestion de la couleur
• Gestion compliquée lié à la disparité du
matériel et à l’âge des concepts
 Frame buffer, plan de bits
 Profondeur d’écran depth
• Exemples de visuels visual
 Monochrome, niveau de gris
 Mode direct color & true color (24 bits)
• Palette colormap
 Niveaux de Rouge Vert Bleu

47. 47
Couleurs et fonctions utiles
• XGetVisualInfo();
• DefaultVisual();
• DefaultDepth();
• DefaultColormap();
• XCreateColormap();
• XAllocColorCells();
• XSetWindowColormap();
• XStoreColor();
• XFreeColormap();

48. 48
Images / pixmaps
• pixmap XCreatePixmap (display,
fenetre, largeur, hauteur,
codage_coul);
• XCopyArea(display, drawable_origine,
drawable_destination,
contexte_graphique, origine_x,
origine_y, largeur, destination,
destination_x, destination_y);
• XFreePixmap(display, pixmap);
• XClearWindow(display, fenetre);

49. 49
Au delà du C …
• Concepts X réutilisés partout notamment la
programmation événementielle
• Notions
 Affichage graphique
 Portabilité
• Langages avec interfaces graphiques
quasi-natives
 JAVA
 C#
 Visual C++
• Aller plus loin
 http://pficheux.free.fr/articles/lmf/xlib/
 http://tronche.com/gui/x/xlib/

50. APERÇU SUR LES ARBRES

51. 51
Arbres
• Structures arborescentes d'éléments
ordonnables
• Efficacité et rapidité des algorithmes
• Moins facile (parfois) à comprendre
• Insertion, suppression de nœuds
• Equilibrage des branches ?

52. 52
10
5 13
3 7 15
91
Racine de l'arbre
Insertion de
5, 13, 7, 15, 3, 9, 1
Nœud
Feuille

53. 53
10
5 13
3 7 15
91
P
R
O
F
O
N
D
E
U
R
Exemple d'arbre
équilibré

54. 54
10
5
3 7
9
Exemple d'arbre
non équilibré
7
5 9
103
Exemple
d'équilibrage
possible

55. 55
Déclaration
struct noeud
{
int valeur;
struct noeud * gauche;
struct noeud * droit;
}
Elément de classement
Fils gauche et fils droit
Données portées ?
g dvaleur

56. 56
Parcours d'arbre
• Affichage ?
• Recherche ?
• Fonctions récursives (facile à comprendre)
 Parcours infixe
 Parcours préfixe
 Parcours postfixe
• Fonctions "dérécursivées"
 Souvent plus efficaces
 Usage d'une pile ?

57. 57
Parcours infixe
void parcours_infixe(struct noeud * r)
{
if (r)
{
parcours_infixe(r->gauche);
printf("Valeur %d", r->valeur);
parcours_infixe(r->droit);
}
}
r

58. 58
10
5 13
3 7 15
91
NULL
Parcours infixe
sur racine "10"

59. 59
Parcours préfixe
void parcours_prefixe(struct noeud * r)
{
if (r)
{
printf("Valeur %d", r->valeur);
parcours_prefixe(r->gauche);
parcours_prefixe(r->droit);
}
}

60. 60
10
5 13
3 7 15
91
NULL
Parcours préfixe
sur racine "10"

61. 61
Parcours postfixe
void parcours_postfixe(struct noeud * r)
{
if (r)
{
parcours_postfixe(r->gauche);
parcours_postfixe(r->droit);
printf("Valeur %d", r->valeur);
}
}

62. 62
10
5 13
3 7 15
91
NULL
Parcours suffixe
sur racine "10"

63. 63
{
while ((r) && (valeur != r->valeur))
{
if (valeur < r->valeur) r = r->gauche;
else r = r->droit;
}
return r;
}
Recherche
struct noeud * recherche
(struct noeud * r, int valeur)

64. 64
void inserer (struct noeud *r,
struct noeud * n)
{
int ind = 0;
struct noeud * prec;
while (r) {
prec = r;
if (n->valeur < prec->valeur)
{
ind = 0; r = r->gauche;
} else {
ind = 1; r = r->droit;
}
}
if (ind) prec->droit = n;
else prec->gauche = n;
}
Insertion
Conditions :
1. L'arbre existe
2. Pas d'équilibrage

65. 65
TD
• Un arbre est créé dynamiquement
• Comment libérer toute la mémoire ?
 Procédure récursive ?
 Parcours correct de l'arbre

66. C & UNIX
1. Processus
2. Interface
3. Entrées/sorties de bas niveau

67. 67
Processus
• Identifiant unique processus identifier
 Type spécial pid_t
• Processus père (sauf processus 0)
pid_t getppid();
pid_t getpid();
$ echo $$ (shell)

68. 68
Copie de processus (1)
• Création d'un processus fils, copie conforme
du processus père
 Même zone de données et de code
 Même environnement
 Même priorité
 Même description de fichiers
• Exécution concurrente des deux processus

69. 69
Copie de processus (2)
Valeur de retour :
-1 : erreur lors de la création
limite du nombre de processus
0 : processus fils
>0 : processus père, pid du processus fils
Après un fork(), tout se passe comme si chacun
venait de faire un fork()
pid_t fork(); #include <unistd.h>

70. 70
Terminaison de processus
• Terminaison "normale"
 Fin de la fonction main()
 Fonction
• Valeur transmise au shell
 Retour du main()
 Paramètre d'exit()
void exit(int);
0 : fin normale
$ echo $? (shell [k]sh)
> print ERRORLEVEL (win)

71. 71
exit()
• Définie dans
• Sortie propre du programme
 Tampons vidés
 Fichiers fermés
• Libérer la mémoire allouée sur le tas
#include <stdlib.h>
ptr = malloc(…);
if (!ptr) exit(2);

72. 72
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
void main() {
pid_t pid;
switch(pid=fork()) {
case (pid_t) -1 :
printf("Erreur");
exit(2);
case (pid_t) 0 :
/* sleep(100); */
printf("FILS: %d (PERE: %d)",
getpid(), getppid());
exit(0);
default :
printf("PERE:%d (PÈRE: %d)",
getpid(), getppid());
}
Exemple 1

73. 73
int i;
for (i = 0; i < 3; i++) fork();
Exemple 2
• Combien de processus sont créés ?
i=0 i=1
i=1
i=2
i=2
i=2
i=2

74. 74
Interface C / Système
• Faire un appel système
• Passer des paramètres (ligne de commande)
• Flux standards
int system(char *);
int main(int, char **);
system("ls –l");
system("date");
stdin : entrée standard <
stdout : sortie standard >
stderr : sortie d'erreur standard 2>

75. 75
Entrées/sorties de bas niveau
• Fonctions fichiers de haut niveau
 Fonctions textes ou binaires
• Fonctions de bas niveau
 Proches des primitives systèmes
 Plus rapide / plus directe
 Pas de formatage des données
 Pas de mémoire tampon
 Pas toujours portables
• Ne pas mélanger les deux types d'accès sur un même
fichier

76. 76
Descripteur de fichier
• Simple entier pour repérer un fichier
 Equivalent de FILE des fonctions haut niveau
• Valeur réservée ou personnelle
• Nombre de fichiers ouverts simultanément limité
0 stdin
1 stdout
2 stdout
3 Fichier spécial E/S
4 Imprimante

77. Création / ouverture
• Création
 Permission d'accès en octal
• Ouverture
77
int creat(char * nom, int permission);
int open(char * nom, int mode, int perm);
O_RDONLY Lecture seule
O_WRONLY Ecriture seule
O_RDWR Lecture/écriture
Fonctions et constantes
non standardisées
• fcntl.h (Sys V)
• sys/file.h (BSD)

78. Fermeture/destruction
• Fermeture
 Permission d'accès en octal
• Destruction
78
int close(int fd);
void unlink(char * nom)

79. Lecture/écriture/position
• Lecture
 -1 en cas d'erreur, 0 pour EOF, n si tout va bien
• Ecriture
• Position
• PPP
79
int read(int fd, char * tampon, int n);
int write(int fd, char * tampon, int n)
long tell(int fd);
long lseek(int fd, long off, int or);
0 SEEK_SET Début fichier
1 SEEK_CUR Position courante
2 SEEK_END Fin de fichier

80. 80
int getchar(void) {
char c;
return (read(0, &c,1)==1?(int)c:EOF;
}
int getchar(void) {
static char tampon[BUFSIZE];
static char * ptamp = tampon;
static int n = 0;
if (!n) {
n = read (0, tampon, BUFSIZE);
ptamp = tampon;
}
return (--n>=0)?(int)*ptamp++:EOF;
}
Avec buffer
Sans buffer