Tutoriel : Programmez avec le langage C++

Les programmes sont à la base de l'informatique. Ce sont eux qui vous permettent d'exécuter des actions sur votre ordinateur.

Prenons par exemple la figure suivante qui représente une capture d'écran de mon ordinateur. On y distingue 3 fenêtres correspondant à 3 programmes différents. Du premier plan à l'arrière-plan :

• le navigateur web Google Chrome, qui permet de consulter des sites web ;

• l'explorateur de fichiers, qui permet de gérer les fichiers sur son ordinateur ;

• le traitement de texte Microsoft Word, qui permet de rédiger lettres et documents.

Comme vous le voyez, chacun de ces programmes est conçu dans un but précis. On pourrait aussi citer les jeux, par exemple, qui sont prévus pour s'amuser : Starcraft II (figure suivante), World of Warcraft, Worms, Team Fortress 2, etc. Chacun d'eux correspond à un programme différent.

Tout d'abord, commencez par mesurer vos ambitions. Un jeu tel que Starcraft II nécessite des dizaines de développeurs à plein temps, pendant plusieurs années. Ne vous mettez donc pas en tête des objectifs trop difficiles à atteindre.

En revanche, si vous suivez ce cours, vous aurez de solides bases pour développer des programmes. Au cours d'un TP, nous réaliserons même notre propre navigateur web (simplifié) comme Mozilla Firefox et Google Chrome ! Vous saurez créer des programmes dotés de fenêtres. Avec un peu de travail supplémentaire, vous pourrez même créer des jeux 2D et 3D si vous le désirez. Bref, avec le temps et à force de persévérance, vous pourrez aller loin.

Alors oui, je n'oublie pas votre question : vous vous demandez comment réaliser des programmes. La programmation est un univers très riche. On utilise des langages de programmation qui permettent d'expliquer à l'ordinateur ce qu'il doit faire. Voyons plus en détail ce que sont les langages de programmation.

Votre ordinateur est une machine étonnante et complexe. À la base, il ne comprend qu'un langage très simple constitué de 0 et de 1. Ainsi, un message tel que celui-ci :

1010010010100011010101001010111010100011010010

… peut signifier quelque chose comme « Affiche une fenêtre à l'écran ».

Heureusement non.

S'il fallait écrire dans ce langage (qu'on appelle langage binaire), il ne faudrait pas des années pour concevoir un jeu comme Starcraft II mais plutôt des millénaires (sans rire !).

Pour se simplifier la vie, les informaticiens ont créé des langages intermédiaires, plus simples que le binaire. Il existe aujourd'hui des centaines de langages de programmation. Pour vous faire une idée, vous pouvez consulter une liste des langages de programmation sur Wikipédia. Chacun de ces langages a des spécificités, nous y reviendrons.

Tous les langages de programmation ont le même but : vous permettre de parler à l'ordinateur plus simplement qu'en binaire. Voici comment cela fonctionne :

1. Vous écrivez des instructions pour l'ordinateur dans un langage de programmation (par exemple le C++) ;

2. Les instructions sont traduites en binaire grâce à un programme de « traduction » ;

3. L'ordinateur peut alors lire le binaire et faire ce que vous avez demandé !

Résumons ces étapes dans un schéma (figure suivante).

Le fameux « programme de traduction » s'appelle en réalité le compilateur. C'est un outil indispensable. Il vous permet de transformer votre code, écrit dans un langage de programmation, en un vrai programme exécutable.

Reprenons le schéma précédent et utilisons un vrai vocabulaire d'informaticien (figure suivante).

Voilà ce que je vous demande de retenir pour le moment : ce n'est pas bien compliqué mais c'est la base à connaître absolument !

Les programmeurs (aussi appelés développeurs) connaissent en général plusieurs langages de programmation et non pas un seul. On se concentre rarement sur un seul langage de programmation.

Bien entendu, il faut bien commencer par l'un d'eux. La bonne nouvelle, c'est que vous pouvez commencer par celui que vous voulez ! Les principes des langages sont souvent les mêmes, vous ne serez pas trop dépaysés d'un langage à l'autre.

Néanmoins, voyons plus en détail ce qui caractérise le C++ par rapport aux autres langages de programmation… Et bien oui, c'est un cours de C++ ne l'oubliez pas !

Que vaut le C++ par rapport aux autres langages ?

Le C++ : langage de haut ou de bas niveau ?

Parmi les centaines de langages de programmation qui existent, certains sont plus populaires que d'autres. Sans aucun doute, le C++ est un langage très populaire. Des sites comme langpop.com tiennent à jour un classement des langages les plus couramment utilisés, si cette information vous intéresse. Comme vous pourrez le constater, le C, le Java et le C++ occupent régulièrement le haut du classement.

La question est : faut-il choisir un langage parce qu'il est populaire ? Il existe des langages très intéressants mais peu utilisés. Le souci avec les langages peu utilisés, c'est qu'il est difficile de trouver des gens pour vous aider et vous conseiller quand vous avez un problème. Voilà entre autres pourquoi le C++ est un bon choix pour qui veut débuter : il y a suffisamment de gens qui développent en C++ pour que vous n'ayez pas à craindre de vous retrouver tous seuls !

Bien entendu, il y a d'autres critères que la popularité. Le plus important à mes yeux est le niveau du langage. Il existe des langages de haut niveau et d'autres de plus bas niveau.

C'est un langage assez éloigné du binaire (et donc du fonctionnement de la machine), qui vous permet généralement de développer de façon plus souple et rapide.

Par opposition, un langage de bas niveau est plus proche du fonctionnement de la machine : il demande en général un peu plus d'efforts mais vous donne aussi plus de contrôle sur ce que vous faites. C'est à double tranchant.

Le C++ ? On considère qu'il fait partie de la seconde catégorie : c'est un langage dit « de bas niveau ». Mais que cela ne vous fasse pas peur ! Même si programmer en C++ peut se révéler assez complexe, vous aurez entre les mains un langage très puissant et particulièrement rapide. En effet, si l'immense majorité des jeux sont développés en C++, c'est parce qu'il s'agit du langage qui allie le mieux puissance et rapidité. Voilà ce qui en fait un langage incontournable.

Le schéma ci-dessous représente quelques langages de programmation classés par « niveau » (figure suivante).

Vous constaterez qu'il est en fait possible de programmer en binaire grâce à un langage très basique appelé l'assembleur. Étant donné qu'il faut déployer des efforts surhumains pour coder ne serait-ce qu'une calculatrice, on préfère le plus souvent utiliser un langage de programmation.

Résumé des forces du C++

• Il est très répandu. Comme nous l'avons vu, il fait partie des langages de programmation les plus utilisés sur la planète. On trouve donc beaucoup de documentation sur Internet et on peut facilement avoir de l'aide sur les forums. Il paraît même qu'il y a des gens sympas qui écrivent des cours pour débutants dessus. :-°

• Il est rapide, très rapide même, ce qui en fait un langage de choix pour les applications critiques qui ont besoin de performances. C'est en particulier le cas des jeux vidéo, mais aussi des outils financiers ou de certains programmes militaires qui doivent fonctionner en temps réel.

• Il est portable : un même code source peut théoriquement être transformé sans problème en exécutable sous Windows, Mac OS et Linux. Vous n'aurez pas besoin de réécrire votre programme pour d'autres plates-formes !

• Il existe de nombreuses bibliothèques pour le C++. Les bibliothèques sont des extensions pour le langage, un peu comme des plug-ins. De base, le C++ ne sait pas faire grand chose mais, en le combinant avec de bonnes bibliothèques, on peut créer des programmes 3D, réseaux, audio, fenêtrés, etc.

• Il est multi-paradigmes (outch !). Ce mot barbare signifie qu'on peut programmer de différentes façons en C++. Vous êtes encore un peu trop débutants pour que je vous présente tout de suite ces techniques de programmation mais l'une des plus célèbres est la Programmation Orientée Objet (POO). C'est une technique qui permet de simplifier l'organisation du code dans nos programmes et de rendre facilement certains morceaux de codes réutilisables. La partie II de ce cours sera entièrement dédiée à la POO !

Bien entendu, le C++ n'est pas LE langage incontournable. Il a lui-même ses défauts par rapport à d'autres langages, sa complexité en particulier. Vous avez beaucoup de contrôle sur le fonctionnement de votre ordinateur (et sur la gestion de la mémoire) : cela offre une grande puissance mais, si vous l'utilisez mal, vous pouvez plus facilement faire planter votre programme. Ne vous en faites pas, nous découvrirons tout cela progressivement dans ce cours.

Petit aperçu du C++

Pour vous donner une idée, voici un programme très simple affichant le message « Hello world! » à l'écran. « Hello World » est traditionnellement le premier programme que l'on effectue lorsqu'on commence la programmation. Ce sera l'un des premiers codes source que nous étudierons dans les prochains chapitres.

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main()
{
	cout << "Hello world!" << endl;
	return 0;
}

La programmation a déjà une longue histoire derrière elle. Au début, il n'existait même pas de clavier pour programmer ! On utilisait des cartes perforées comme celle ci-dessous pour donner des instructions à l'ordinateur (figure suivante).

Autant vous dire que c'était long et fastidieux !

De l'Algol au C++

Les choses ont ensuite évolué, heureusement. Le clavier et les premiers langages de programmation sont apparus :

• 1958 : il y a longtemps, à l'époque où les ordinateurs pesaient des tonnes et faisaient la taille de votre maison, on a commencé à inventer un langage de programmation appelé l'Algol.

• 1960-1970 : ensuite, les choses évoluant, on a créé un nouveau langage appelé le CPL, qui évolua lui-même en BCPL, puis qui prit le nom de langage B (vous n'êtes pas obligés de retenir tout ça par coeur).

• 1970 : puis, un beau jour, on en est arrivé à créer encore un autre langage qu'on a appelé… le langage C. Ce langage, s'il a subi quelques modifications, reste encore un des langages les plus utilisés aujourd'hui. %le plus utilisé, d'après langpop.com cité plus haut !%

• 1983 : un peu plus tard, on a proposé d'ajouter des choses au langage C, de le faire évoluer. Ce nouveau langage, que l'on a appelé « C++ », est entièrement basé sur le C. Le langage C++ n'est en fait rien d'autre que le langage C avec plusieurs nouveautés. Il s'agit de concepts de programmation poussés comme la programmation orientée objet, le polymorphisme, les flux… Bref, des choses bien compliquées pour nous pour le moment mais dont nous aurons l'occasion de reparler par la suite !

Tout le monde n'a pas besoin des améliorations apportées par le langage C++. Le C est à lui seul suffisamment puissant pour être à la base des systèmes d'exploitation comme Linux, Mac OS X et Windows.

Ceux qui n'ont pas besoin des améliorations (mais aussi de la complexité !) apportées par le langage C++ se contentent donc très bien du langage C et ce, malgré son âge. Comme quoi, un langage peut être vieux et rester d'actualité.

Le concepteur

C'est Bjarne Stroustrup, un informaticien originaire du Danemark, qui a conçu le langage C++. Insatisfait des possibilités offertes par le C, il a créé en 1983 le C++ en y ajoutant les possibilités qui, selon lui, manquaient.

Bjarne Stroustrup est aujourd'hui professeur d'informatique à l'université Texas A&M, aux Etats-Unis. Il s'agit d'une importante figure de l'univers informatique qu'il faut connaître, au moins de nom (du moins si vous arrivez à le retenir !).

De nombreux langages de programmation se sont par la suite inspirés du C++. C'est notamment le cas du langage Java.

Le langage C++, bien que relativement ancien, continue à être amélioré. Une nouvelle version, appelée « C++1x », est d'ailleurs en cours de préparation. Il ne s'agit pas d'un nouveau langage mais d'une mise à jour du C++. Les nouveautés qu'elle apporte sont cependant trop complexes pour nous, nous n'en parlerons donc pas ici !

En résumé

• Les programmes permettent de réaliser toutes sortes d'actions sur un ordinateur : navigation sur le Web, rédaction de textes, manipulation des fichiers, etc.

• Pour réaliser des programmes, on écrit des instructions pour l'ordinateur dans un langage de programmation. C'est le code source.

• Le code doit être traduit en binaire par un outil appelé compilateur pour qu'il soit possible de lancer le programme. L'ordinateur ne comprend en effet que le binaire.

• Le C++ est un langage de programmation très répandu et rapide. C'est une évolution du langage C car il offre en particulier la possibilité de programmer en orienté objet, une technique de programmation puissante qui sera présentée dans ce livre.

Alors à votre avis, de quels outils un programmeur a-t-il besoin ?

Si vous avez attentivement suivi le chapitre précédent, vous devez en connaître au moins un !

Vous voyez de quoi je parle ?

Eh oui, il s'agit du compilateur, ce fameux programme qui permet de traduire votre langage C++ en langage binaire !

Il en existe plusieurs pour le langage C++. Mais nous allons voir que le choix du compilateur ne sera pas très compliqué dans notre cas.

Bon, de quoi d'autre a-t-on besoin ?

Je ne vais pas vous laisser deviner plus longtemps. Voici le strict minimum pour un programmeur :

• Un éditeur de texte pour écrire le code source du programme en C++. En théorie un logiciel comme le Bloc-Notes sous Windows ou vi sous Linux fait l'affaire. L'idéal, c'est d'avoir un éditeur de texte intelligent qui colore tout seul le code, ce qui vous permet de vous y repérer bien plus facilement. Voilà pourquoi aucun programmeur sain d'esprit n'utilise le Bloc-Notes.

• Un compilateur pour transformer (« compiler ») votre code source en binaire.

• Un débugger (« Débogueur » ou « Débugueur » en français) pour vous aider à traquer les erreurs dans votre programme (on n'a malheureusement pas encore inventé le « correcteur », un truc qui corrigerait tout seul nos erreurs).

A priori, si vous êtes un casse-cou de l'extrême, vous pourriez vous passer de débugger. Mais bon, je sais pertinemment que 5 minutes plus tard vous reviendriez me demander où on peut trouver un débugger qui marche bien.

À partir de maintenant on a 2 possibilités :

• Soit on récupère chacun de ces 3 programmes séparément. C'est la méthode la plus compliquée, mais elle fonctionne. Sous Linux en particulier, bon nombre de programmeurs préfèrent utiliser ces 3 programmes séparément. Je ne détaillerai pas cette solution ici, je vais plutôt vous parler de la méthode simple.

• Soit on utilise un programme « 3-en-1 » (oui oui, comme les liquides vaisselle) qui combine éditeur de texte, compilateur et débugger. Ces programmes « 3-en-1 » sont appelés IDE (ou en français « EDI » pour « Environnement de Développement Intégré »).

Il existe plusieurs environnements de développement. Au début, vous aurez peut-être un peu de mal à choisir celui qui vous plaît. Une chose est sûre en tout cas: vous pouvez faire n'importe quel type de programme, quel que soit l'IDE que vous choisissez.

Les projets

Quand vous réalisez un programme, on dit que vous travaillez sur un projet. Un projet est constitué de plusieurs fichiers de code source : des fichiers .cpp, .h, les images du programme, etc.

Le rôle d'un IDE est de rassembler tous ces fichiers d'un projet au sein d'une même interface. Ainsi, vous avez accès à tous les éléments de votre programme à portée de clic.

Voilà pourquoi, quand vous voudrez créer un nouveau programme, il faudra demander à l'IDE de vous préparer un « nouveau projet ».

Choisissez votre IDE

Il m'a semblé intéressant de vous montrer quelques IDE parmi les plus connus. Tous sont disponibles gratuitement. Personnellement, je navigue un peu entre tous ceux-là et j'utilise l'IDE qui me plaît selon l'humeur du jour.

• Un des IDE que je préfère s'appelle Code::Blocks. Il est gratuit et disponible pour la plupart des systèmes d'exploitation. Je conseille d'utiliser celui-ci pour débuter (et même pour la suite s'il vous plaît bien !).
  Fonctionne sous Windows, Mac et Linux.

• Le plus célèbre IDE sous Windows, c'est celui de Microsoft : Visual C++. Il existe à la base en version payante (chère !) mais, heureusement, il en existe une version gratuite intitulée Visual C++ Express qui est vraiment très bien (il y a peu de différences avec la version payante). Il est très complet et possède un puissant module de correction des erreurs (débuggage).
  Fonctionne sous Windows uniquement.

• Sur Mac OS X, vous pouvez aussi utiliser XCode, généralement fourni sur le CD d'installation de Mac OS X. C'est un IDE très apprécié par tous ceux qui font de la programmation sur Mac.Fonctionne sous Mac OS X uniquement.

Tous ces IDE vous permettront de programmer et de suivre le reste de ce cours sans problème. Certains sont plus complets au niveau des options, d'autres un peu plus intuitifs à utiliser, mais dans tous les cas les programmes que vous créerez seront les mêmes quel que soit l'IDE que vous utilisez. Ce choix n'est donc pas si crucial qu'on pourrait le croire.

Durant tout ce cours, j'utiliserai Code::Blocks. Si vous voulez avoir exactement les mêmes écrans que moi, surtout au début pour ne pas être perdus, je vous recommande donc de commencer par installer Code::Blocks.

Code::Blocks est un IDE libre et gratuit, disponible pour Windows, Mac et Linux. Il n'est disponible pour le moment qu'en anglais. Cela ne devrait PAS vous décourager de l'utiliser. En fait, nous utiliserons très peu les menus.

Sachez toutefois que, quand vous programmerez, vous serez de toute façon confronté bien souvent à des documentations en anglais. Voilà donc une raison de plus pour s'entraîner à utiliser cette langue.

Télécharger Code::Blocks

Rendez-vous sur la page de téléchargements de Code::Blocks.

• Si vous êtes sous Windows, repérez la section « Windows » un peu plus bas sur cette page. Téléchargez le logiciel en choisissant le programme dont le nom contient mingw (ex. : codeblocks-10.05mingw-setup.exe). L'autre version étant sans compilateur, vous aurez du mal à compiler vos programmes.

• Si vous êtes sous Linux, le mieux est encore d'installer Code::Blocks via les dépôts (par exemple avec la commande apt-get sous Ubuntu). Il vous faudra aussi installer le compilateur à part : c'est le paquet build-essential. Pour installer le compilateur et l'IDE Code::Blocks, vous devriez donc taper la commande suivante :

  apt-get install build-essential codeblocks

• Enfin, sous Mac, choisissez le fichier le plus récent de la liste.

L'installation est très simple et rapide. Laissez toutes les options par défaut et lancez le programme.

On distingue dans la fenêtre 4 grandes sections (numérotées dans la figure suivante) :

1. La barre d'outils : elle comprend de nombreux boutons, mais seuls quelques-uns d'entre eux nous seront régulièrement utiles. J'y reviendrai plus loin.

2. La liste des fichiers du projet : c'est à gauche que s'affiche la liste de tous les fichiers source de votre programme. Notez que, sur cette capture, aucun projet n'a été créé : on ne voit donc pas encore de fichier à l'intérieur de la liste. Vous verrez cette section se remplir dans cinq minutes en lisant la suite du cours.

3. La zone principale : c'est là que vous pourrez écrire votre code en langage C++ !

4. La zone de notification : aussi appelée la « Zone de la mort », c'est ici que vous verrez les erreurs de compilation s'afficher si votre code comporte des erreurs. Cela arrive très régulièrement !

Intéressons-nous maintenant à une section particulière de la barre d'outils. Vous trouverez dans l'ordre les boutons suivants : Compiler, Exécuter, Compiler & Exécuter et Tout recompiler (figure suivante). Retenez-les, nous les utiliserons régulièrement.

• Compiler : tous les fichiers source de votre projet sont envoyés au compilateur qui se charge de créer un exécutable. S’il y a des erreurs (ce qui a de fortes chances d’arriver), l’exécutable n'est pas créé et on vous indique les erreurs en bas de Code::Blocks.

• Exécuter : cette icône lance juste le dernier exécutable que vous avez compilé. Cela vous permet donc de tester votre programme et voir ainsi ce qu’il donne. Dans l’ordre, si vous avez bien suivi, on doit d’abord compiler puis exécuter le binaire obtenu pour le tester. On peut aussi utiliser le 3ème bouton…

• Compiler & Exécuter : pas besoin d’être un génie pour comprendre que c’est la combinaison des 2 boutons précédents. C’est d’ailleurs ce bouton que vous utiliserez le plus souvent. Notez que s’il y a des erreurs pendant la compilation (pendant la génération de l’exécutable), le programme n'est pas exécuté. À la place, vous avez droit à une liste d’erreurs à corriger.

• Tout reconstruire : quand vous choisissez de Compiler, Code::Blocks ne recompile en fait que les fichiers modifiés depuis la dernière compilation et pas les autres. Parfois (je dis bien parfois) vous aurez besoin de demander à Code::Blocks de vous recompiler tous les fichiers. On verra plus tard quand on a besoin de ce bouton et vous verrez plus en détail le fonctionnement de la compilation dans un chapitre futur. Pour l’instant, on se contente d'apprendre le minimum nécessaire pour ne pas tout mélanger. Ce bouton ne nous sera donc pas utile de suite.

Créer un nouveau projet

Pour créer un nouveau projet, c'est très simple : allez dans le menu File > New > Project.

Dans la fenêtre qui s'ouvre, choisissez Console application (figure suivante).

Cliquez sur Go pour créer le projet. Un assistant s'ouvre.

La première page ne servant à rien, cliquez sur Next.

On vous demande ensuite si vous allez faire du C ou du C++ : répondez C++ (figure suivante).

On vous demande le nom de votre projet et dans quel dossier seront enregistrés les fichiers source (figure suivante).

Enfin, la dernière page vous permet de choisir de quelle façon le programme doit être compilé. Vous pouvez laisser les options par défaut, cela n'aura pas d'incidence pour ce que nous allons faire dans l'immédiat. (Veillez à ce qu'au moins Debug ou Release soit coché.)

Cliquez sur Finish, c'est bon !

Code::Blocks vous crée un premier projet contenant déjà un tout petit peu de code source.

Dans le panneau de gauche intitulé Projects, développez l'arborescence en cliquant sur le petit + pour afficher la liste des fichiers du projet. Vous devriez avoir au moins un fichier main.cpp que vous pouvez ouvrir en faisant un double-clic dessus.

Et voilà !

Quelques petits rappels sur Visual C++ :

• c'est l'IDE de Microsoft.

• il est à la base payant, mais Microsoft en a sorti une version gratuite intitulée Visual C++ Express.

Nous allons bien entendu voir ici la version gratuite, Visual C++ Express (figure suivante).

Il n'y a pas d'éditeur de ressources (vous permettant de dessiner des images, des icônes ou des fenêtres). Mais bon, entre nous, on s'en moque parce qu'on n'aura pas besoin de s'en servir dans ce livre. Ce ne sont pas des fonctionnalités indispensables, bien au contraire.

Vous trouverez les instructions pour télécharger Visual C++ Express à cette adresse :

Site de Visual C++ Express Edition

Sélectionnez Visual C++ Express Français un peu plus bas sur la page.

Visual C++ Express est en français et est totalement gratuit. Ce n'est donc pas une version d'essai limitée dans le temps.

Installation

L'installation devrait normalement se passer sans encombre. Le programme d'installation va télécharger la dernière version de Visual sur Internet.

Je vous conseille de laisser les options par défaut.

À la fin, on vous dit qu'il faut vous enregistrer dans les 30 jours. Pas de panique, c'est gratuit et rapide mais il faut le faire.

Cliquez sur le lien qui vous est donné : vous arrivez sur le site de Microsoft. Connectez-vous avec votre compte Windows Live ID (équivalent du compte Hotmail ou MSN) ou créez-en un si vous n'en avez pas, puis répondez au petit questionnaire.

À la fin du processus, on vous donne à la fin une clé d'enregistrement. Vous devez recopier cette clé dans le menu ? > Inscrire le produit.

Créer un nouveau projet

Pour créer un nouveau projet sous Visual, allez dans le menu Fichier > Nouveau > Projet.

Sélectionnez Win32 dans le panneau de gauche puis Application console Win32 à droite.

Entrez un nom pour votre projet, par exemple « test ».

Validez. Une nouvelle fenêtre s'ouvre.

Cette fenêtre ne sert à rien. Par contre, cliquez sur Paramètres de l'application dans le panneau de gauche.

Veillez à ce que l'option Projet vide soit cochée comme à la figure suivante.

Puis, cliquez sur Terminer.

Ajouter un nouveau fichier source

Votre projet est pour l'instant bien vide. Faites un clic droit sur le dossier Fichiers sources situé dans le panneau de gauche puis allez dans Ajouter > Nouvel élément.

Une fenêtre s'ouvre. Sélectionnez Fichier C++ (.cpp). Entrez le nom « main.cpp » pour votre fichier.

Cliquez sur Ajouter. C'est bon, vous allez pouvoir commencer à écrire du code !

La fenêtre principale de Visual

Voyons ensemble le contenu de la fenêtre principale de Visual C++ Express. On va rapidement se pencher sur ce que signifie chacune des parties :

1. La barre d'outils : tout ce qu'il y a de plus standard. Ouvrir, Enregistrer, Enregistrer tout, Couper, Copier, Coller etc. Par défaut, il semble qu'il n'y ait pas de bouton de barre d'outils pour compiler. Vous pouvez les rajouter en faisant un clic droit sur la barre d'outils puis en choisissant Déboguer et Générer dans la liste.
   
   Toutes ces icônes de compilation ont leur équivalent dans les menus Générer et Déboguer. Si vous choisissez Générer, cela crée l'exécutable (cela signifie « Compiler » pour Visual). Si vous sélectionnez Déboguer / Exécuter, on devrait vous proposer de compiler avant d'exécuter le programme. La touche F7 permet de générer le projet et F5 de l'exécuter.

2. La liste des fichiers du projet : dans cette zone très importante, vous voyez normalement la liste des fichiers de votre projet. Cliquez sur l'onglet Explorateur de solutions, en bas, si ce n'est déjà fait. Vous devriez voir que Visual crée déjà des dossiers pour séparer les différents types de fichiers de votre projet (« sources », « en-têtes » et « ressources »). Nous verrons un peu plus tard quels sont les différentes sortes de fichiers qui constituent un projet.

3. La zone principale : c'est là qu'on modifie les fichiers source.

4. La zone de notification : c'est là encore la « zone de la mort », celle où l'on voit apparaître toutes les erreurs de compilation. C'est également dans le bas de l'écran que Visual affiche les informations de débuggage quand vous essayez de corriger un programme buggé. Je vous ai d'ailleurs dit tout à l'heure que j'aimais beaucoup le débugger de Visual et je pense que je ne suis pas le seul.

Voilà, on a fait le tour de Visual C++.

Vous pouvez aller jeter un œil dans les options (Outils > Options) si cela vous chante, mais n'y passez pas 3 heures. Il faut dire qu'il y a tellement de cases à cocher partout qu'on ne sait plus trop où donner de la tête.

Il existe plusieurs IDE compatibles Mac. Il y a Code::Blocks{} bien sûr, mais ce n'est pas le seul.

Je vais vous présenter ici l'IDE le plus célèbre sous Mac : Xcode.

Xcode, où es-tu ?

Tous les utilisateurs de Mac OS ne sont pas des programmeurs. Apple l'a bien compris et, par défaut, n'installe pas d'IDE avec Mac OS.

Heureusement, pour ceux qui voudraient programmer, tout est prévu. En effet, Xcode est présent sur le CD d'installation de Mac OS.

Insérez donc le CD dans le lecteur. Pour installer Xcode, il faut ouvrir le paquet Xcode Tools dans le répertoire Installation facultative du disque d'installation. L'installeur démarre (figure suivante).

Par ailleurs, je vous conseille de mettre en favori la page dédiée aux développeurs sur le site d'Apple. Vous y trouverez une foule d'informations utiles pour le développement sous Mac. Vous pourrez notamment y télécharger plusieurs logiciels pour développer.

N'hésitez pas à vous inscrire à l'ADC (Apple Development Connection), c'est gratuit et vous serez ainsi tenus au courant des nouveautés.

Lancement

L'application Xcode se trouve dans le répertoire /Developer/Applications/ (figure suivante).

Nouveau projet

Pour créer un nouveau projet, on clique sur Create a new Xcode project, ou File > New Project. Il faut choisir le type Command Line Tool et sélectionner C++ sdtc++ dans le petit menu déroulant (figure suivante).

Une fois le projet créé, la fenêtre principale de Xcode apparaît (suivante).

Le fichier sdz-test (icône noire) est l'exécutable et le fichier sdz-test.1 est un fichier de documentation.

Le fichier main.cpp contient le code source du programme. Vous pouvez faire un double-clic dessus pour l'ouvrir.

Vous pouvez ajouter de nouveaux fichiers C++ au projet via le menu File > New File.

Compilation

Avant de compiler, il faut changer un réglage dans les préférences de Xcode. Pour ouvrir les préférences, cliquez sur Preferences dans le menu Xcode. Dans l'onglet debugging, sélectionnez Show console dans la liste déroulante intitulée On start. C'est une manipulation nécessaire pour voir la sortie d'un programme en console (figure suivante).

Pour compiler, on clique sur le bouton Build and Run (en forme de marteau avec une petite icône verte devant) dans la fenêtre du projet. La console s'affiche alors (figure suivante).

Voilà ! Vous connaissez désormais l'essentiel pour créer un nouveau projet C++ et le compiler avec Xcode.

En résumé

• Un IDE est un outil tout-en-un à destination des développeurs, qui permet de créer des programmes.

• Un IDE est composé d'un éditeur de texte, d'un compilateur et d'un debugger.

• Code::Blocks, Visual C++ et Xcode sont parmi les IDE les plus connus pour programmer en C++.

• Nous prendrons Code::Blocks comme base dans la suite de ce cours.

Quand je vous annonce que nous allons commencer à programmer, vous vous dites sûrement « Chouette, je vais pouvoir faire ça, ça et ça ; et j'ai toujours rêvé de faire ça aussi ! ». Il est de mon devoir de calmer un peu vos ardeurs et de vous expliquer comment cela va se passer.

Nous allons commencer doucement. Nous n'avons de toute façon pas le choix car les programmes complexes 3D en réseau que vous imaginez peut-être nécessitent de connaître les bases.

Il faut savoir qu'il existe 2 types de programmes : les programmes graphiques et les programmes console.

Les programmes graphiques

Il s'agit des programmes qui affichent des fenêtres. Ce sont ceux que vous connaissez sûrement le mieux. Ils génèrent à l'écran des fenêtres que l'on peut ouvrir, réduire, fermer, agrandir…

Les programmeurs parlent de GUI (Graphical User Interface</italique> - Interface Utilisateur Graphique).

Les programmes console

Les programmes en console sont plus fréquents sous Linux que sous Windows et Mac OS X. Ils sont constitués de simples textes qui s'affichent à l'écran, le plus souvent en blanc sur fond noir (figure suivante).

Ces programmes fonctionnent au clavier. La souris n'est pas utilisée.

Ils s'exécutent généralement linéairement : les messages s'affichent au fur et à mesure, de haut en bas.

Notre première cible : les programmes console

Eh oui, j'imagine que vous l'avez vue venir, celle-là !

Je vous annonce que nous allons commencer par réaliser des programmes console. En effet, bien qu'ils soient un peu austères a priori, ces programmes sont beaucoup plus simples à créer que les programmes graphiques. Pour les débutants que nous sommes, il faudra donc d'abord en passer par là !

Bien entendu, je sais que vous ne voudrez pas en rester là. Rassurez-vous sur ce point : je m'en voudrais de m'arrêter aux programmes console car je sais que beaucoup d'entre vous préféreraient créer des programmes graphiques. Cela tombe bien : une partie toute entière de ce cours sera dédiée à la création de GUI avec Qt, une sorte d'extension du C++ qui permet de réaliser ce type de programmes !

Mais avant cela, il va falloir retrousser ses manches et se mettre au travail. Alors au boulot !

Au chapitre précédent, vous avez installé un IDE, ce fameux logiciel qui contient tout ce qu'il faut pour programmer.

Nous avons découvert qu'il existait plusieurs IDE (Code::Blocks, Visual C++, Xcode…). Je ne vous en ai cité que quelques-uns parmi les plus connus mais il y en a bien d'autres !

Comme je vous l'avais annoncé, je travaille essentiellement avec Code::Blocks. Mes explications s'attarderont donc le plus souvent sur cet IDE mais je reviendrai sur ses concurrents si nécessaire. Heureusement, ces logiciels se ressemblent beaucoup et emploient le même vocabulaire, donc dans tous les cas vous ne serez pas perdus.

Création d'un projet

Pour commencer à programmer, la première étape consiste à demander à son IDE de créer un nouveau projet. C'est un peu comme si vous demandiez à Word de vous créer un nouveau document.

Pour cela, passez par la succession de menus File > New > Project (figure suivante).

Un assistant s'ouvre, nous l'avons vu au chapitre précédent. Créez un nouveau programme console C++ comme nous avons appris à le faire.

À la fin des étapes de l'assistant, le projet est créé et contient un premier fichier. Déployez l'arborescence à gauche pour voir apparaître le fichier main.cpp et faites un double-clic dessus pour l'ouvrir. Ce fichier est notre premier code source et il est déjà un peu rempli (figure suivante) !

Code::Blocks vous a créé un premier programme très simple qui affiche à l'écran le message « Hello world! » (cela signifie quelque chose comme « Bonjour tout le monde ! »).

Oui, cela peut paraître un peu difficile la première fois mais nous allons voir ensemble, un peu plus loin, ce que signifie ce code.

Lancement du programme

Pour le moment, j'aimerais que vous fassiez une chose simple : essayez de compiler et de lancer ce premier programme. Vous vous souvenez comment faire ? Il y a un bouton « Compiler et exécuter » (Build and run). Ce bouton se trouve dans la barre d'outils (figure suivante).

La compilation se lance alors. Vous allez voir quelques messages s'afficher en bas de l'IDE (dans la section Build log).

Si tout va bien, une console apparaît avec notre programme (figure suivante).

Vous voyez que le programme affiche bel et bien « Hello world! » dans la console !

N'est-ce pas beau !? Vous venez de compiler votre tout premier programme !

Ah, bonne question !

Ce message n'a pas été écrit par votre programme mais par votre IDE. En l’occurrence, c'est Code::Blocks qui affiche un message pour signaler que le programme s'est bien déroulé et le temps qu'a duré son exécution.

Le but de Code::Blocks est ici surtout de « maintenir » la console ouverte. En effet, sous Windows en particulier, dès qu'un programme console est terminé, la fenêtre de la console se ferme. Or, le programme s'étant exécuté ici en 0.004s, vous n'auriez pas eu le temps de voir le message s'afficher à l'écran !

Code::Blocks vous invite donc à « appuyer sur n'importe quelle touche pour continuer », ce qui aura pour effet de fermer la console.

Lorsque Code::Blocks crée un nouveau projet, il génère un fichier main.cpp contenant ce code :

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    cout << "Hello world!" << endl;
    return 0;
}

Sans trop entrer dans les détails (car cela pourrait devenir compliqué pour un début !), je vais vous présenter à quoi sert chacune de ces lignes.

include

La toute première ligne est :

#include <iostream>

C'est ce qu'on appelle une directive de préprocesseur. Son rôle est de « charger » des fonctionnalités du C++ pour que nous puissions effectuer certaines actions.

En effet, le C++ est un langage très modulaire. De base, il ne sait pas faire grand-chose (pas même afficher un message à l'écran !). On doit donc charger des extensions que l'on appelle bibliothèques et qui nous offrent de nouvelles possibilités.

Ici, on charge le fichier iostream, ce qui nous permet d'utiliser une bibliothèque… d'affichage de messages à l'écran dans une console ! Quelque chose de vraiment très basique, comme vous le voyez, mais qui nécessite quand même l'utilisation d'une bibliothèque.

Plus tard, nous découvrirons de nouvelles bibliothèques et il faudra effectuer des inclusions en haut des codes source comme ici. Par exemple, lorsque nous étudierons Qt, qui permet de réaliser des programmes graphiques (GUI), on insérera une ligne comme celle-ci :

#include <Qt>

Notez qu'on peut charger autant de bibliothèques que l'on veut à la fois.

using namespace

La ligne :

using namespace std;

… permet en quelque sorte d'indiquer dans quel lot de fonctionnalités notre fichier source va aller piocher.

Si vous chargez plusieurs bibliothèques, chacune va proposer de nombreuses fonctionnalités. Parfois, certaines fonctionnalités ont le même nom. Imaginez une commande « AfficherMessage » qui s'appellerait ainsi pour iostream mais aussi pour Qt ! Si vous chargez les deux bibliothèques en même temps et que vous appelez « AfficherMessage », l'ordinateur ne saura pas s'il doit afficher un message en console avec iostream ou dans une fenêtre avec Qt !

Pour éviter ce genre de problèmes, on a créé des namespaces (espaces de noms), qui sont des sortes de dossiers à noms. La ligne using namespace std; indique que vous allez utiliser l'espace de noms std dans la suite de votre fichier de code. Cet espace de noms est un des plus connus car il correspond à la bibliothèque standard (std), une bibliothèque livrée par défaut avec le langage C++ et dont iostream fait partie.

int main()

C'est ici que commence vraiment le cœur du programme. Les programmes, vous le verrez, sont essentiellement constitués de fonctions. Chaque fonction a un rôle et peut appeler d'autres fonctions pour effectuer certaines actions.

Tous les programmes possèdent une fonction dénommée « main » (Qui se prononce « mèïne » en anglais.), ce qui signifie « principale ». C'est donc la fonction principale.

Une fonction a la forme suivante :

int main()
{
    
}

Les accolades déterminent le début et la fin de la fonction. Comme vous le voyez dans le code source qui a été généré par Code::Blocks, il n'y a rien après la fonction main. C'est normal : à la fin de la fonction main le programme s'arrête ! Tout programme commence au début de la fonction main et se termine à la fin de celle-ci.

Non ! Bien que ce soit possible, ce serait très délicat à gérer, surtout pour de gros programmes. À la place, la fonction main appelle d'autres fonctions qui, à leur tour, appellent d'autres fonctions. Bref, elle délègue le travail.

Cependant, dans un premier temps, nous allons surtout travailler dans la fonction main car nos programmes resteront assez simples.

cout

Voici enfin la première ligne qui fait quelque chose de concret ! C'est la première ligne de main, donc la première action qui sera exécutée par l'ordinateur (les lignes que nous avons vues précédemment ne sont en fait que des préparatifs pour le programme).

cout << "Hello world!" << endl;

Le rôle de cout (à prononcer « ci aoute ») est d'afficher un message à l'écran. C'est ce qu'on appelle une instruction. Tous nos programmes seront constitués d'instructions comme celle-ci, qui donnent des ordres à l'ordinateur.

Notez que cout est fourni par iostream. Si vous n'incluez pas iostream au début de votre programme, le compilateur se plaindra de ne pas connaître cout et vous ne pourrez pas générer votre programme !

Il y a 3 éléments sur cette ligne :

• cout : commande l'affichage d'un message à l'écran ;

• "Hello world!" : indique le message à afficher ;

• endl : crée un retour à la ligne dans la console.

Il est possible de combiner plusieurs messages en une instruction. Par exemple :

cout << "Bonjour tout le monde !" << endl << "Comment allez-vous ?" << endl;

… affiche ces deux phrases sur deux lignes différentes. Essayez ce code, vous verrez !

return

La dernière ligne est :

return 0;

Ce type d'instruction clôt généralement les fonctions. En fait, la plupart des fonctions renvoient une valeur (un nombre par exemple). Ici, la fonction main renvoie 0 pour indiquer que tout s'est bien passé (toute valeur différente de 0 aurait indiqué un problème).

Vous n'avez pas besoin de modifier cette ligne, laissez-la telle quelle. Nous aurons d'autres occasions d'utiliser return pour d'autres fonctions, nous en reparlerons !

En plus du code qui donne des instructions à l'ordinateur, vous pouvez écrire des commentaires pour expliquer le fonctionnement de votre programme.

Les commentaires n'ont aucun impact sur le fonctionnement de votre logiciel : en fait, le compilateur ne les lit même pas et ils n'apparaissent pas dans le programme généré. Pourtant, ces commentaires sont indispensables pour les développeurs : ils leur permettent d'expliquer ce qu'ils font dans leur code !

Dès que vos programmes vont devenir un petit peu complexes (et croyez-moi, cela ne tardera pas), vous risquez d'avoir du mal à vous souvenir de leur fonctionnement quelque temps après avoir écrit le code source. De plus, si vous envoyez votre code à un ami, il aura des difficultés pour comprendre ce que vous avez essayé de faire juste en lisant le code source. C'est là que les commentaires entrent en jeu !

Les différents types de commentaires

Il y a deux façons d'écrire des commentaires selon leur longueur. Je vais vous les présenter toutes les deux.

Les commentaires courts

Pour écrire un commentaire court, sur une seule ligne, il suffit de commencer par // puis d'écrire votre commentaire. Cela donne :

// Ceci est un commentaire

Mieux, vous pouvez aussi ajouter le commentaire à la fin d'une ligne de code pour expliquer ce qu'elle fait :

cout << "Hello world!" << endl; // Affiche un message à l'écran

Les commentaires longs

Si votre commentaire tient sur plusieurs lignes, ouvrez la zone de commentaire avec /* et fermez-la avec */ :

/* Le code qui suit est un peu complexe
alors je prends mon temps pour l'expliquer
parce que je sais que sinon, dans quelques semaines,
j'aurai tout oublié et je serai perdu pour le modifier */

En général, on n'écrit pas un roman dans les commentaires non plus… sauf si la situation le justifie vraiment.

Commentons notre code source !

Reprenons le code source que nous avons étudié dans ce chapitre et complétons-le de quelques commentaires pour nous souvenir de ce qu'il fait.

#include <iostream> // Inclut la bibliothèque iostream (affichage de texte)

using namespace std; // Indique quel espace de noms on va utiliser

/*
Fonction principale "main"
Tous les programmes commencent par la fonction main
*/
int main()
{
    cout << "Hello world!" << endl; // Affiche un message
    return 0; // Termine la fonction main et donc le programme
}

Si vous lancez ce programme, vous ne verrez aucune nouveauté. Les commentaires sont, comme je vous le disais, purement ignorés par le compilateur.

En résumé

• On distingue deux types de programmes : les programmes graphiques (GUI) et les programmes console.

• Il est plus simple de réaliser des programmes console pour commencer, c'est donc ce type de programme que nous étudierons en premier.

• Un programme possède toujours une fonction main() : c'est son point de démarrage.

• La directive cout permet d'afficher du texte dans une console.

• On peut ajouter des commentaires dans son code source pour expliquer son fonctionnement. Ils prennent la forme // Commentaire ou /* Commentaire */.

Je vous ai donné l'exemple de la mémoire de la calculatrice parce que dans le monde de l'informatique, le principe de base est le même. Il y a quelque part dans votre ordinateur des composants électroniques qui sont capables de contenir une valeur et de la conserver pendant un certain temps. La manière dont tout cela fonctionne exactement est très complexe.

Je vous rassure tout de suite, nous n'avons absolument pas besoin de comprendre comment cela marche pour pouvoir, nous aussi, mettre des valeurs dans la mémoire de l'ordinateur. Toute la partie compliquée sera gérée par le compilateur et le système d'exploitation. Elle n'est pas belle la vie ?

La seule et unique chose que vous ayez besoin de savoir, c'est qu'une variable est une partie de la mémoire que l'ordinateur nous prête pour y mettre des valeurs. Imaginez que l'ordinateur possède dans ses entrailles une grande armoire (figure suivante). Cette dernière possède des milliers (des milliards !) de petits tiroirs ; ce sont des endroits que nous allons pouvoir utiliser pour mettre nos variables.

Dans le cas d'une calculatrice toute simple, on ne peut généralement stocker qu'un seul nombre à la fois. Vous vous doutez bien que, dans le cas d'un programme, il va falloir conserver plus d'une chose simultanément. Il faut donc un moyen de différencier les variables pour pouvoir y accéder par la suite. Chaque variable possède donc un nom. C'est en quelque sorte l'étiquette qui est collée sur le tiroir.

L'autre chose qui distingue la calculatrice de l'ordinateur, c'est que nous aimerions pouvoir stocker des tas de choses différentes, des nombres, des lettres, des phrases, des images, etc. C'est ce qu'on appelle le type d'une variable. Vous pouvez vous imaginez cela comme étant la forme du tiroir. En effet, on n'utilise pas les mêmes tiroirs pour stocker des bouteilles ou des livres.

Les noms de variables

Commençons par la question du nom des variables. En C++, il y a quelques règles qui régissent les différents noms autorisés ou interdits.

• les noms de variables sont constitués de lettres, de chiffres et du tiret-bas _ uniquement ;

• le premier caractère doit être une lettre (majuscule ou minuscule) ;

• on ne peut pas utiliser d'accents ;

• on ne peut pas utiliser d'espaces dans le nom.

Le mieux est encore de vous donner quelques exemples. Les noms ageZero, nom_du_zero ou encore NOMBRE_ZEROS sont tous des noms valides. AgeZéro et _nomzero, en revanche, ne le sont pas.

À cela s'ajoute une règle supplémentaire, valable pour tout ce que l'on écrit en C++ et pas seulement pour les variables. Le langage fait la différence entre les majuscules et les minuscules. En termes techniques, on dit que C++ est sensible à la casse. Donc, nomZero, nomzero, NOMZERO et NomZeRo sont tous des noms de variables différents.

Personnellement, j'utilise une « convention » partagée par beaucoup de programmeurs. Dans tous les gros projets regroupant des milliers de programmeurs, on trouve des règles très strictes et parfois difficiles à suivre. Celles que je vous propose ici permettent de garder une bonne lisibilité et surtout, elles vous permettront de bien comprendre tous les exemples dans la suite de ce cours.

• les noms de variables commencent par une minuscule ;

• si le nom se décompose en plusieurs mots, ceux-ci sont collés les uns aux autres ;

• chaque nouveau mot (excepté le premier) commence par une majuscule.

Voyons cela avec des exemples. Prenons le cas d'une variable censée contenir l'âge de l'utilisateur du programme.

• AgeUtilisateur: non, car la première lettre est une majuscule ;

• age_utilisateur: non, car les mots ne sont pas collés ;

• ageutilisateur: non, car le deuxième mot ne commence pas par une majuscule ;

• maVar: non, car le nom ne décrit pas ce que contient la variable ;

• ageUtilisateur: ok.

Je vous conseille fortement d'adopter la même convention. Rendre son code lisible et facilement compréhensible par d'autres programmeurs est très important.

Les types de variables

Reprenons. Nous avons appris qu'une variable a un nom et un type. Nous savons comment nommer nos variables, voyons maintenant leurs différents types. L'ordinateur aime savoir ce qu'il a dans sa mémoire, il faut donc indiquer quel type d'élément va contenir la variable que nous aimerions utiliser. Est-ce un nombre, un mot, une lettre ? Il faut le spécifier.

Voici donc la liste des types de variables que l'on peut utiliser en C++.

Si vous tapez un de ces noms de types dans votre IDE, vous devriez voir le mot se colorer. L'IDE l'a reconnu, c'est bien la preuve que je ne vous raconte pas des salades. Le cas de string est différent, nous verrons plus loin pourquoi. Je peux vous assurer qu'on va beaucoup en reparler.

Quand on a besoin d'une variable, il faut donc se poser la question du genre de choses qu'elle va contenir. Si vous avez besoin d'une variable pour stocker le nombre de personnes qui utilisent votre programme, alors utilisez un int ou unsigned int, ; pour stocker le poids d'un gigot, on utilisera un double et pour conserver en mémoire le nom de votre meilleur ami, on choisira une chaîne de caractères string.

C'est ce qu'on appelle un booléen, c'est-à-dire une variable qui ne peut prendre que deux valeurs, vrai (true en anglais) ou faux (false en anglais). On les utilise par exemple pour stocker des informations indiquant si la lumière est allumée, si l'utilisateur a le droit d'utiliser une fonctionnalité donnée, ou encore si le mot de passe est correct.

Si vous avez besoin de conserver le résultat d'une question de ce genre, alors pensez à ce type de variable.

Assez parlé, il est temps d'entrer dans le vif du sujet et de demander à l'ordinateur de nous prêter un de ses tiroirs. En termes techniques, on parle de déclaration de variable.

Il nous faut indiquer à l'ordinateur le type de la variable que nous voulons, son nom et enfin sa valeur. Pour ce faire, c'est très simple : on indique les choses exactement dans l'ordre présenté à la figure suivante.

On peut aussi utiliser la même syntaxe que dans le langage C (figure suivante).

Les deux versions sont strictement équivalentes. Je vous conseille cependant d'utiliser la première pour des raisons qui deviendront claires plus tard. La deuxième version ne sera pas utilisée dans la suite du cours, je vous l'ai présentée ici pour que vous puissiez comprendre les nombreux exemples que l'on peut trouver sur le web et qui utilisent cette version de la déclaration d'une variable.

Reprenons le morceau de code minimal et ajoutons-y une variable pour stocker l'âge de l'utilisateur.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int ageUtilisateur(16);
    return 0;
}

Que se passe-t-il à la ligne 6 de ce programme ?

L'ordinateur voit que l'on aimerait lui emprunter un tiroir dans sa mémoire avec les propriétés suivantes :

• il peut contenir des nombres entiers ;

• il a une étiquette indiquant qu'il s'appelle ageUtilisateur ;

• il contient la valeur 16.

À partir de cette ligne, vous êtes donc l'heureux possesseur d'un tiroir dans la mémoire de l'ordinateur (figure suivante).

Comme nous allons avoir besoin de beaucoup de tiroirs dans la suite du cours, je vous propose d'utiliser des schémas un peu plus simples (figure suivante). On va beaucoup les utiliser par la suite, il est donc bien de s'y habituer tôt.

Je vais vous décrire ce qu'on voit sur le schéma. Le gros rectangle bleu représente la mémoire de l'ordinateur. Pour l'instant, elle est presque vide. Le carré jaune est la zone de mémoire que l'ordinateur nous a prêtée. C'est l'équivalent de notre tiroir. Il contient, comme avant, le nombre 16 et on peut lire le nom ageUtilisateur sur l'étiquette qui y est accrochée.

Je ne suis pas bon en dessin, donc il faut un peu d'imagination, mais le principe est là.

Ne nous arrêtons pas en si bon chemin. Déclarons d'autres variables.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int ageUtilisateur(16);
    int nombreAmis(432);      //Le nombre d'amis de l'utilisateur

    double pi(3.14159);

    bool estMonAmi(true);    //Cet utilisateur est-il mon ami ?

    char lettre('a');

    return 0;
}

Il y a deux choses importantes à remarquer ici. La première est que les variables de type bool ne peuvent avoir pour valeur que true ou false, c'est donc une de ces deux valeurs qu'il faut mettre entre les parenthèses. Le deuxième point à souligner, c'est que, pour le type char, il faut mettre la lettre souhaitée entre apostrophes. Il faut écrire char lettre('a'); et pas char lettre(a);. C'est une erreur que tout le monde fait, moi le premier.

Je peux donc compléter mon schéma en lui ajoutant nos nouvelles variables (figure suivante).

Vous pouvez évidemment compiler et tester le programme ci-dessus. Vous constaterez qu'il ne fait strictement rien. J'espère que vous n'êtes pas trop déçus. Il se passe en réalité énormément de choses mais, comme je vous l'ai dit au début, ces opérations sont cachées et ne nous intéressent pas vraiment. En voici quand même un résumé chronologique.

1. votre programme demande au système d'exploitation de lui fournir un peu de mémoire ;

2. l'OS (Operating System ou, en français, système d'exploitation.) regarde s'il en a encore à disposition et indique au programme quel tiroir utiliser ;

3. le programme écrit la valeur 16 dans la case mémoire ;

4. il recommence ensuite pour les quatre autres variables ;

5. en arrivant à la dernière ligne, le programme vide ses tiroirs et les rend à l'ordinateur.

Et tout cela sans que rien ne se passe du tout à l'écran ! C'est normal, on n'a nulle part indiqué qu'on voulait afficher quelque chose.

Le cas des strings

Les chaînes de caractères sont un petit peu plus complexes à déclarer mais rien d'insurmontable, je vous rassure. La première chose à faire est d'ajouter une petite ligne au début de votre programme. Il faut, en effet, indiquer au compilateur que nous souhaitons utiliser des strings. Sans cela, il n'inclurait pas les outils nécessaires à leur gestion. La ligne à ajouter est #include <string>.

Voici ce que cela donne.

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

int main()
{
    string nomUtilisateur("Albert Einstein");
    return 0;
}

L'autre différence se situe au niveau de la déclaration elle-même. Comme vous l'avez certainement constaté, j'ai placé des guillemets autour de la valeur. Un peu comme pour les char mais, cette fois, ce sont des guillemets doubles (") et pas juste des apostrophes ('). D'ailleurs votre IDE devrait colorier les mots "Albert Einstein" d'une couleur différente du 'a' de l'exemple précédent. Confondre ' et " est une erreur, là encore, très courante qui fera hurler de douleur votre compilateur. Mais ne vous en faites pas pour lui, il en a vu d'autres.

Une astuce pour gagner de la place

Avant de passer à la suite, il faut que je vous présente une petite astuce utilisée par certains programmeurs.

Si vous avez plusieurs variables du même type à déclarer, vous pouvez le faire sur une seule ligne en les séparant par une virgule (,). Voici comment :

int a(2),b(4),c(-1);  //On déclare trois cases mémoires nommées a, b et c et  qui contiennent respectivement les valeurs 2, 4 et -1

string prenom("Albert"), nom("Einstein"); //On déclare deux cases pouvant contenir des chaînes de caractères

Ça peut être pratique quand on a besoin de beaucoup de variables d'un coup. On économise la répétition du type à chaque variable. Mais je vous déconseille quand même de trop abuser de cette astuce : le programme devient moins lisible et moins compréhensible.

Maintenant que nous avons vu le principe général, il est temps de plonger un petit peu plus dans les détails.

Lors de la déclaration d'une variable, votre programme effectue en réalité deux opérations successives.

1. Il demande à l'ordinateur de lui fournir une zone de stockage dans la mémoire. On parle alors d'allocation de la variable.

2. Il remplit cette case avec la valeur fournie. On parle alors d'initialisation de la variable.

Ces deux étapes s'effectuent automatiquement et sans que l'on ait besoin de rien faire. Voilà pour la partie vocabulaire de ce chapitre.

Il arrive parfois que l'on ne sache pas quelle valeur donner à une variable lors de sa déclaration. Il est alors possible d'effectuer uniquement l'allocation sans l'initialisation.

Il suffit d'indiquer le type et le nom de la variable sans spécifier de valeur (figure suivante).

Et sous forme de code C++ complet, voilà ce que cela donne :

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

int main()
{
    string nomJoueur;  
    int nombreJoueurs;
    bool aGagne;         //Le joueur a-t-il gagné ?

    return 0;
}

Simple non ? Je savais que cela allait vous plaire. Et je vous offre même un schéma en bonus (figure suivante) !

On a bien trois cases dans la mémoire et les trois étiquettes correspondantes. La chose nouvelle est que l'on ne sait pas ce que contiennent ces trois cases. Nous verrons dans le chapitre suivant comment modifier le contenu d'une variable et donc remplacer ces points d'interrogation par d'autres valeurs plus intéressantes.

Il est temps d'apprendre à effectuer quelques opérations avec nos variables parce que vous en conviendrez, pour l'instant, on n'a pas appris grand chose d'utile. Notre écran est resté désespérément vide.

Au chapitre précédent, vous avez appris à afficher du texte à l'écran. J'espère que vous vous souvenez encore de ce qu'il faut faire.

Oui, c'est bien cela. Il faut utiliser cout et les chevrons (<<). Parfait. En effet, pour afficher le contenu d'une variable, c'est la même chose. À la place du texte à afficher, on met simplement le nom de la variable.

cout << ageUtilisateur;

Facile non ?

Prenons un exemple complet pour essayer.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int ageUtilisateur(16);
    cout << "Votre age est : ";
    cout << ageUtilisateur;
    return 0;
}

Une fois compilé, ce code affiche ceci à l'écran:

Votre age est : 16

Exactement ce que l'on voulait ! On peut même faire encore plus simple : tout mettre sur une seule ligne ! Et on peut même ajouter un retour à la ligne à la fin.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int ageUtilisateur(16);
    cout << "Votre age est : " << ageUtilisateur << endl;
    return 0;
}

Et on peut même afficher le contenu de plusieurs variables à la fois.

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

int main()
{
    int qiUtilisateur(150);
    string nomUtilisateur("Albert Einstein");
    
    cout << "Vous vous appelez " << nomUtilisateur << " et votre QI vaut " << qiUtilisateur << endl;
    return 0;
}

Ce qui affiche le résultat escompté.

Vous vous appelez Albert Einstein et votre QI vaut 150

Mais je pense que vous n'en doutiez pas vraiment. Nous verrons au prochain chapitre comment faire le contraire, c'est-à-dire récupérer la saisie d'un utilisateur et la stocker dans une variable.

Avant de terminer ce chapitre, il nous reste une notion importante à voir. Il s'agit des références. Je vous ai expliqué au tout début de ce chapitre qu'une variable pouvait être considérée comme une case mémoire avec une étiquette portant son nom. Dans la vraie vie, on peut très bien mettre plusieurs étiquettes sur un objet donné. En C++, c'est la même chose, on peut coller une deuxième (troisième, dixième, etc.) étiquette à une case mémoire.

On obtient alors un deuxième moyen d'accéder à la même case mémoire. Un petit peu comme si on donnait un surnom à une variable en plus de son nom normal. On parle parfois d'alias, mais le mot correct en C++ est référence.

Schématiquement, on peut se représenter une référence comme à la figure suivante.

On a une seule case mémoire mais deux étiquettes qui lui sont accrochées.

Au niveau du code, on utilise une esperluette (&) pour déclarer une référence sur une variable. Voyons cela avec un petit exemple.

int ageUtilisateur(16);  //Déclaration d'une variable.

int& maVariable(ageUtilisateur); //Déclaration d'une référence nommée maVariable qui est accrochée à la variable ageUtilisateur

À la ligne 1, on déclare une case mémoire nommée ageUtilisateur dans laquelle on met le nombre 16. Et à la ligne 3, on accroche une deuxième étiquette à cette case mémoire. On a donc dorénavant deux moyens d'accéder au même espace dans la mémoire de notre ordinateur.

On dit que maVariablefait référence à ageUtilisateur.

Essayons pour voir. On peut afficher l'âge de l'utilisateur comme d'habitude etvia une référence.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int ageUtilisateur(18); //Une variable pour contenir l'âge de l'utilisateur
    
    int& maReference(ageUtilisateur); //Et une référence sur la variable 'ageUtilisateur'

    //On peut utiliser à partir d'ici
    //'ageUtilisateur' ou 'maReference' indistinctement
    //Puisque ce sont deux étiquettes de la même case en mémoire

    cout << "Vous avez " << ageUtilisateur << "  ans. (via variable)" << endl;
    //On affiche, de la manière habituelle

    cout << "Vous avez " << maReference << " ans. (via reference)" << endl;
    //Et on affiche en utilisant la référence
    
    return 0;
}

Ce qui donne évidemment le résultat escompté.

Vous avez 18 ans. (via variable)
Vous avez 18 ans. (via reference)

Une fois qu'elle a été déclarée, on peut manipuler la référence comme si on manipulait la variable elle-même. Il n'y a aucune différence entre les deux.

Bonne question ! C'est vrai que, dans l'exemple que je vous ai donné, on peut très bien s'en passer. Mais imaginez que l'on ait besoin de cette variable dans deux parties très différentes du programme, des parties créées par différents programmeurs. Dans une des parties, un des programmeurs va s'occuper de la déclaration de la variable alors que l'autre programmeur va juste l'afficher. Ce deuxième programmeur aura juste besoin d'un accès à la variable et un alias sera donc suffisant.

Pour l'instant, cela vous paraît très abstrait et inutile ? Il faut juste savoir que c'est un des éléments importants du C++ qui apparaîtra à de très nombreuses reprises dans ce cours. Il est donc essentiel de se familiariser avec la notion avant de devoir l'utiliser dans des cas plus compliqués.

En résumé

• Une variable est une information stockée en mémoire.

• Il existe différents types de variables en fonction de la nature de l'information à stocker : int, char, bool…

• Une variable doit être déclarée avant utilisation. Exemple : int ageUtilisateur(16);

• La valeur d'une variable peut être affichée à tout moment avec cout.

• Les références sont des étiquettes qui permettent d'appeler une variable par un autre nom. Exemple : int& maReference(ageUtilisateur);

Au chapitre précédent, je vous ai expliqué comment afficher des variables dans la console. Voyons maintenant comment faire le contraire, c'est-à-dire demander des informations à l'utilisateur pour les stocker dans la mémoire.

Lecture depuis la console

Vous l'aurez remarqué, le C++ utilise beaucoup de mots tirés de l'anglais. C'est notamment le cas pour le flux sortant cout, qui doit se lire « c-out ». Ce qui est bien, c'est qu'on peut immédiatement en déduire le nom du flux entrant. Avec cout, les données sortent du programme, d'où l'élément out. Le contraire de out en anglais étant in, qui signifie « vers l'intérieur », on utilise cin pour faire entrer des informations dans le programme. cin se décompose aussi sous la forme « c-in » et se prononce « si-inne ». C'est important pour les soirées entre programmeurs.

Ce n'est pas tout ! Associés à cout, il y avait les chevrons (<<). Dans le cas de cin, il y en a aussi, mais dans l'autre sens (>>).

Voyons ce que cela donne avec un premier exemple.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "Quel age avez-vous ?" << endl;

    int ageUtilisateur(0); //On prepare une case mémoire pour stocker un entier

    cin >> ageUtilisateur; //On fait entrer un nombre dans cette case

    cout << "Vous avez " << ageUtilisateur << " ans !" <<  endl; //Et on l'affiche

    return 0;
}

Je vous invite à tester ce programme. Voici ce que cela donne avec mon âge :

Quel age avez-vous ?
23
Vous avez 23 ans !

Le programme a affiché le texte Quel age avez-vous ?. Jusque-là, rien de bien sorcier. Puis, comme on l'a vu précédemment, à la ligne 8, le programme demande à l'ordinateur une case mémoire pour stocker un int et il baptise cette case ageUtilisateur.

Ensuite, cela devient vraiment intéressant. L'ordinateur affiche un curseur blanc clignotant et attend que l'utilisateur écrive quelque chose. Quand celui-ci a terminé et appuyé sur la touche Entrée de son clavier, le programme prend ce qui a été écrit et le place dans la case mémoire ageUtilisateurà la place du 0 qui s'y trouvait.

Finalement, on retombe sur quelque chose de connu, puisque le programme affiche une petite phrase et le contenu de la variable.

Une astuce pour les chevrons

Il arrive souvent que l'on se trompe dans le sens des chevrons. Vous ne seriez pas les premiers à écrire cout >> ou cin <<, ce qui est faux.

Pour se souvenir du sens correct, je vous conseille de considérer les chevrons comme si c'étaient des flèches indiquant la direction dans laquelle les données se déplacent. Depuis la variable vers cout ou depuis cin vers votre variable.

Le mieux est de prendre un petit schéma magique (figure suivante).

Quand on affiche la valeur d'une variable, les données sortent du programme, on utilise donc une flèche allant de la variable vers cout. Quand on demande une information à l'utilisateur, c'est le contraire, la valeur vient de cin et va dans la variable.

Avec cela, plus moyen de se tromper !

D'autres variables

Évidemment, ce que je vous ai présenté marche aussi avec d'autres types de variables. Voyons cela avec un petit exemple.

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

int main()
{
    cout << "Quel est votre prenom ?" << endl;
    string nomUtilisateur("Sans nom"); //On crée une case mémoire pour contenirune chaine de caractères
    cin >> nomUtilisateur; //On remplit cette case avec ce qu'écrit l'utilisateur

    cout << "Combien vaut pi ?" << endl;
    double piUtilisateur(-1.); //On crée une case mémoire pour stocker un nombre réel
    cin >> piUtilisateur; //Et on remplit cette case avec ce qu'écritl'utilisateur
     
    cout << "Vous vous appelez " << nomUtilisateur << " et vous pensez que pivaut " << piUtilisateur << "." << endl;

    return 0;
}

Je crois que je n'ai même pas besoin de donner d'explications. Je vous invite néanmoins à tester pour bien comprendre en détail ce qui se passe.

Le problème des espaces

Avez-vous testé le code précédent en mettant vos nom et prénom ? Regardons ce que cela donne.

Quel est votre prenom ?
Albert Einstein
Combien vaut pi ?
Vous vous appelez Albert et vous pensez que pi vaut 0.

C'est un problème d'espaces. Quand on appuie sur la touche Entrée, l'ordinateur copie ce qui a été écrit par l'utilisateur dans la case mémoire. Mais il s'arrête au premier espace ou retour à la ligne. Quand il s'agit d'un nombre, cela ne pose pas de problème puisqu'il n'y a pas d'espace dans les nombres.

Pour les string, la question se pose. Il peut très bien y avoir un espace dans une chaîne de caractères. Et donc l'ordinateur va couper au mauvais endroit, c'est-à-dire après le premier mot. Et comme il n'est pas très malin, il va croire que le nom de famille correspond à la valeur de pi !

En fait, il faudrait pouvoir récupérer toute la ligne plutôt que seulement le premier mot. Et si je vous le propose, c'est qu'il y a une solution pour le faire !

Il faut utiliser la fonctiongetline(). Nous verrons plus loin ce que sont exactement les fonctions mais, pour l'instant, voyons comment faire dans ce cas particulier.

Il faut remplacer la ligne cin >> nomUtilisateur; par un getline().

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

int main()
{
    cout << "Quel est votre nom ?" << endl;
    string nomUtilisateur("Sans nom"); //On crée une case mémoire pour contenir une chaine de caractères
    getline(cin, nomUtilisateur); //On remplit cette case avec toutela ligne que l'utilisateur a écrit

    cout << "Combien vaut pi ?" << endl;
    double piUtilisateur(-1.); //On crée une case mémoire pour stockerun nombre réel
    cin >> piUtilisateur; //Et on remplit cette case avec ce qu'écritl'utilisateur
     
    cout << "Vous vous appelez " << nomUtilisateur << " et vous pensez que pivaut " << piUtilisateur << "." << endl;

    return 0;
}

On retrouve les mêmes éléments qu'auparavant. Il y a cin et il y a le nom de la variable (nomUtilisateur) sauf que, cette fois, ces deux éléments se retrouvent encadrés par des parenthèses et séparés par une virgule au lieu des chevrons.

Cette fois le nom ne sera pas tronqué lors de la lecture et notre ami Albert pourra utiliser notre programme sans soucis.

Quel est votre nom ?
Albert Einstein
Combien vaut pi ?
3.14
Vous vous appelez Albert Einstein et vous pensez que pi vaut 3.14.

Demander d'abord la valeur de pi

Si l'on utilise d'abord cin >> puis getline(), par exemple pour demander la valeur de pi avant de demander le nom, le code ne fonctionne pas. L'ordinateur ne demande pas son nom à l'utilisateur et affiche n'importe quoi.

Pour pallier ce problème, il faut ajouter la ligne cin.ignore() après l'utilisation des chevrons.

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

int main()
{
    cout << "Combien vaut pi ?" << endl;
    double piUtilisateur(-1.); //On crée une case mémoire pour stocker unnombre réel
    cin >> piUtilisateur; //Et on remplit cette case avec ce qu'écritl'utilisateur

    cin.ignore();

    cout << "Quel est votre nom ?" << endl;
    string nomUtilisateur("Sans nom"); //On crée une case mémoire pour contenir une chaine de caractères
    getline(cin, nomUtilisateur); //On remplit cette case avec toute la ligne que l'utilisateur a écrit
     
    cout << "Vous vous appelez " << nomUtilisateur << " et vous pensez que pivaut " << piUtilisateur << "." << endl;

    return 0;
}

Avec cela, plus de souci.

Quand on mélange l'utilisation des chevrons et de getline(), il faut toujours placer l'instruction cin.ignore() après la ligne cin>>a. C'est une règle à apprendre.

Voyons maintenant ce que l'on peut faire avec des variables, par exemple additionner deux nombres.

Changer le contenu d'une variable

Je vous ai expliqué dans l'introduction de ce chapitre que la mémoire de l'ordinateur ressemble, dans sa manière de fonctionner, à celle d'une calculatrice. Ce n'est pas la seule similitude. On peut évidemment effectuer des opérations de calcul sur un ordinateur. Et cela se fait en utilisant des variables.

Commençons par voir comment modifier le contenu d'une variable. On utilise le symbole = pour effectuer un changement de valeur. Si j'ai une variable de type int dont je veux modifier le contenu, j'écris le nom de ma variable suivi du symbole = et enfin de la nouvelle valeur. C'est ce qu'on appelle l'affectation d'une variable.

int unNombre(0); //Je crée une case mémoire nommée 'unNombre' et qui contientle nombre 0

unNombre = 5; //Je mets 5 dans la case mémoire 'unNombre'

On peut aussi directement affecter le contenu d'une variable à une autre

int a(4), b(5); //Déclaration de deux variables

a = b; //Affectation de la valeur de 'b' à 'a'.

Quand il arrive à la ligne 3 du code précédent, l'ordinateur lit le contenu de la case mémoire nommée b, soit le nombre 5. Il ouvre ensuite la case dont le nom est a et y écrit la valeur 5 en remplaçant le 4 qui s'y trouvait. Voyons cela avec un schéma (figure suivante).

On peut d'ailleurs afficher le contenu des deux variables pour vérifier.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a(4), b(5); //Déclaration de deux variables

    cout << "a vaut : " << a << " et b vaut : " << b << endl;

    cout << "Affectation !" << endl;
    a = b; //Affectation de la valeur de 'b' à 'a'.

    cout << "a vaut : " << a << " et b vaut : " << b << endl;

    return 0;
}

Avez-vous testé ? Non ? N'oubliez pas qu'il est important de tester les codes proposés pour bien comprendre. Bon, comme je suis gentil, je vous donne le résultat.

a vaut : 4 et b vaut : 5 
Affectation !
a vaut : 5 et b vaut : 5

Exactement ce que je vous avais prédit.

C'est un bon début mais on est encore loin d'une calculatrice. Il nous manque… les opérations !

Une vraie calculatrice de base !

Commençons avec l'opération la plus simple : l'addition bien sûr. Et je pense que je ne vais pas trop vous surprendre en vous disant qu'on utilise le symbole +.

C'est vraiment très simple à faire :

int a(5), b(8), resultat(0);

resultat = a + b; //Et hop une addition pour la route!

Comme c'est votre première opération, je vous décris ce qui se passe précisément. À la ligne 1, le programme crée dans la mémoire trois cases, dénommées a, b et resultat. Il remplit également ces cases respectivement avec les valeurs 5, 8 et 0. Tout cela, on commence à connaître.

On arrive ensuite à la ligne 3. L'ordinateur voit qu'il doit modifier le contenu de la variable resultat. Il regarde alors ce qu'il y a de l'autre côté du symbole = et il remarque qu'il doit faire la somme des contenus des cases mémoire a et b. Il regarde alors le contenu de a et de bsans le modifier, effectue le calcul et écrit la somme dans la variable resultat. Tout cela en un éclair. Pour calculer, l'ordinateur est un vrai champion.

Si vous voulez, on peut même vérifier que cela fonctionne.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()  
{
  int resultat(0), a(5), b(8);

  resultat = a + b;

  cout << "5 + 8 = " << resultat << endl;
  return 0;
}

Sur votre écran vous devriez voir :

5 + 8 = 13

Ce n'est pas tout, il existe encore quatre autres opérations. Je vous ai mis un résumé des possibilités dans un tableau récapitulatif.

Je suis sûr que si, mais pas forcément sous ce nom là. Il s'agit en fait du reste de la division entière. Par exemple, si vous ressortez vos cahiers d'école, vous devriez retrouver des calculs tels que 13 divisé par 3.

On obtient un nombre entier dénommé « quotient » (en l'occurrence, il vaut 4 mais, comme 13 n'est pas un multiple de 3, il faut compléter 3 imes 4 par quelque chose (ici, 1) pour obtenir exactement 13. C'est ce « quelque chose » qu'on appelle le reste de la division. Avec notre exemple, on peut donc écrire 13 = 4 imes 3 + 1, c'est-à-dire 13 = quotient imes 3 + reste. L'opérateur modulo calcule ce reste de la division. Peut-être en aurez-vous besoin un jour.

À partir des opérations de base, on peut tout à fait écrire des expressions mathématiques plus complexes qui nécessitent plusieurs variables. On peut également utiliser des parenthèses si nécessaire.

int a(2), b(4), c(5), d; //Quelques variables
d = ((a+b) * c ) - c; //Un calcul compliqué !

La seule limite est votre imagination. Toute expression valide en maths l'est aussi en C++.

Je vous ai présenté comment modifier des variables. J'espère que vous avez bien compris ! Parce qu'on va faire le contraire, en quelque sorte. Je vais vous montrer comment déclarer des variables non modifiables.

En termes techniques, on parle de constantes. Cela fait beaucoup de termes techniques pour un seul chapitre mais je vous promets que, dans la suite, cela va se calmer.

Ah, je savais que vous alliez poser cette question. Je vous ai donc préparé une réponse aux petits oignons.

Prenons le futur jeu vidéo révolutionnaire que vous allez créer. Comme vous êtes très forts, je pense qu'il y aura plusieurs niveaux, disons 10. Eh bien ce nombre de niveaux ne va jamais changer durant l'exécution du programme. Entre le moment où l'utilisateur lance le jeu et le moment où il le quitte, il y a en permanence 10 niveaux dans votre jeu. Ce nombre est constant. En C++, on pourrait donc créer une variable nombreNiveaux qui serait une constante.

Ce n'est, bien sûr, pas le seul exemple. Pensez à une calculatrice, qui aura besoin de la constante \pi, ou bien à un jeu dans lequel les personnages tombent et où il faudra utiliser la constante d'accélération de la pesanteur g=9.81, et ainsi de suite.

Ces valeurs ne vont jamais changer. \pi vaudra toujours 3.14 et l'accélération sur Terre est partout identique. Ce sont des constantes. On peut même ajouter que ce sont des constantes dont on connaît la valeur lors de la rédaction du code source.

Mais ce n'est pas tout. Il existe aussi des variables dont la valeur ne change jamais mais dont on ne connaît pas la valeur à l'avance. Prenons le résultat d'une opération dans une calculatrice. Une fois que le calcul est effectué, le résultat ne change plus. La variable qui contient le résultat est donc une constante.

Voyons donc comment déclarer une telle variable.

Déclarer une constante

C'est très simple. On déclare une variable normale et on ajoute le mot-clé const entre le type et le nom.

int const nombreNiveaux(10);

Cela marche bien sûr avec tous les types de variables.

string const motDePasse("wAsTZsaswQ"); //Le mot de passe secret
double const pi(3.14);
unsigned int const pointsDeVieMaximum(100); //Le nombre maximal de points de vie

Je pourrais continuer encore longtemps mais je pense que vous avez saisi le principe. Vous n'êtes pas des futurs génies de l'informatique pour rien.

Vous verrez, on reparlera des constantes dans les prochains chapitres. En attendant, préparez-vous pour votre premier exercice.

Je crois qu'on a enfin toutes les clés en main pour réaliser votre premier vrai programme. Dans l'exemple précédent, le programme effectuait l'addition de deux nombres fixés à l'avance. Il serait bien mieux de demander à l'utilisateur quels nombres il veut additionner ! Voilà donc le sujet de notre premier exercice : demander deux nombres à l'utilisateur, calculer la somme de ces deux nombres et finalement afficher le résultat.

Rassurez-vous, je vais vous aider, mais je vous invite à essayer par vous-mêmes avant de regarder la solution. C'est le meilleur moyen d'apprendre.

Dans un premier temps, il faut toujours réfléchir aux variables qu'il va falloir utiliser dans le code.

Il nous faut une variable pour stocker le premier nombre entré par l'utilisateur et une autre pour stocker le deuxième. En se basant sur l'exemple précédent, on peut simplement appeler ces deux cases mémoires a et b.

Ensuite, on doit se poser la question du type des variables. Nous voulons faire des calculs, il nous faut donc opter pour des int, unsigned int ou double selon les nombres que nous voulons utiliser. Je vote pour double afin de pouvoir utiliser des nombres à virgule.

On peut donc déjà écrire un bout de notre programme, c'est-à-dire la structure de base et la déclaration des variables.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   double a(0), b(0); //Déclaration des variables utiles

   //…
   return 0;
}

L'étape suivante consiste à demander des nombres à l'utilisateur. Je pense que vous vous en souvenez encore, cela se fait grâce à cin >>. On peut donc aller plus loin et écrire :

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   double a(0), b(0); //Déclaration des variables utiles

   cout << "Bienvenue dans le programme d'addition a+b !" << endl;

   cout << "Donnez une valeur pour a : "; //On demande le premier nombre
   cin >> a;

   cout << "Donnez une valeur pour b : "; //On demande le deuxième nombre
   cin >> b;

   //…

   return 0;
}

Il ne nous reste plus qu'à effectuer l'addition et afficher le résultat. Il nous faut donc une variable. Comme le résultat du calcul ne va pas changer, nous pouvons (et même devons) déclarer cette variable comme une constante.

Nous allons remplir cette constante, que j'appelle resultat, avec le résultat du calcul.

Finalement, pour effectuer l'addition, c'est bien sûr le symbole + qu'il va falloir utiliser.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   double a(0), b(0); //Déclaration des variables utiles

   cout << "Bienvenue dans le programme d'addition a+b !" << endl;

   cout << "Donnez une valeur pour a : "; //On demande le premier nombre
   cin >> a;

   cout << "Donnez une valeur pour b : "; //On demande le deuxième nombre
   cin >> b;

   double const resultat(a + b); //On effectue l'opération

   cout << a << " + " << b << " = " << resultat << endl;
   //On affiche le résultat

   return 0;
}

Mmmh, cela a l'air rudement bien tout cela ! Compilons et testons pour voir.

Bienvenue dans le programme d'addition a+b !
Donnez une valeur pour a : 123.784
Donnez une valeur pour b : 51.765
123.784 + 51.765 = 175.549

Magnifique ! Exactement ce qui était prévu !

Bon, j'ai assez travaillé. À vous maintenant de programmer. Je vous propose de vous entraîner en modifiant cet exercice. Voici quelques idées:

• calculer le produit de a et b plutôt que leur somme ;

• faire une opération plus complexe comme a imes b + c ;

• demander deux nombres entiers et calculer leur quotient et le reste de la division.

Bon courage et amusez-vous bien !

Après cet exercice, vous savez manipuler toutes les opérations de base. C'est peut-être surprenant pour vous mais il n'en existe pas d'autre ! Avec ces 5 opérations, on peut tout faire, même des jeux vidéo comme ceux présentés dans le chapitre d'introduction.

Il existe quand même quelques variantes qui, j'en suis sûr, vont vous plaire.

L'incrémentation

Une des opérations les plus courantes en informatique consiste à ajouter « 1 » à une variable. Pensez par exemple aux cas suivants :

• passer du niveau 4 au niveau 5 de votre jeu ;

• augmenter le nombre de points de vie du personnage ;

• ajouter un joueur à la partie ;

• etc.

Cette opération est tellement courante qu'elle porte un nom spécial. On parle en réalité d'incrémentation. Avec vos connaissances actuelles, vous savez déjà comment incrémenter une variable.

int nombreJoueur(4); //Il y a 4 joueurs dans la partie
nombreJoueur = nombreJoueur + 1; //On en ajoute un
//À partir d'ici, il y a 5 joueurs

Bien ! Mais comme je vous l'ai dit, les informaticiens sont des fainéants et la deuxième ligne de ce code est un peu trop longue à écrire. Les créateurs du C++ ont donc inventé une notation spéciale pour ajouter 1 à une variable. Voici comment.

int nombreJoueur(4); //Il y a 4 joueurs dans la partie
++nombreJoueur;
//À partir d'ici, il y a 5 joueurs

On utilise le symbole ++. On écrit ++ suivi du nom de la variable et on conclut par le point-virgule habituel. Ce code a exactement le même effet que le précédent. Il est juste plus court à écrire.

On peut également écrire nombreJoueur++, c'est-à-dire placer l'opérateur ++ après le nom de la variable. On appelle cela la post-incrémentation, à l'opposé de la pré-incrémentation qui consiste à placer ++ avant le nom de la variable.

Vous trouvez peut-être cela ridicule mais je suis sûr que vous allez rapidement adorer ce genre de choses !

La décrémentation

La décrémentation est l'opération inverse, soustraire 1 à une variable.

La version sans raccourci s'écrit comme cela.

int nombreJoueur(4); //Il y a 4 joueurs dans la partie
nombreJoueur = nombreJoueur - 1; //On en enlève un
//À partir d'ici, il y a 3 joueurs

Je suis presque sûr que vous connaissez la version courte. On utilise ++ pour ajouter 1, c'est donc -- qu'il faut utiliser pour soustraire 1.

int nombreJoueur(4); //Il y a 4 joueurs dans la partie
--nombreJoueur; //On en enlève un
//À partir d'ici, il y a 3 joueurs

Simple, non ?

Les autres opérations

Bon. Ajouter ou enlever 1, c'est bien mais ce n'est pas non plus suffisant pour tout faire. Il existe des raccourcis pour toutes les opérations de base.

Si l'on souhaite diviser une variable par 3, on devrait écrire, en version longue :

double nombre(456); 
nombre = nombre / 3;
//À partir d'ici, nombre vaut 456/3 = 152

La version courte utilise le symbole /= pour obtenir exactement le même résultat.

double nombre(456); 
nombre /= 3;
//À partir d'ici, nombre vaut 456/3 = 152

Il existe des raccourcis pour les 5 opérations de base, c'est-à-dire +=, -=, *=, /= et %=.

Je suis sûr que vous n'allez plus pouvoir vous en passer. Les essayer, c'est les adopter.

Je vous propose un petit exemple pour la route.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   double nombre(5.3);
   nombre += 4.2;       //'nombre' vaut maintenant 9.5
   nombre *= 2.;        //'nombre' vaut maintenant 19
   nombre -= 1.;        //'nombre' vaut maintenant 18
   nombre /= 3.;        //'nombre' vaut maintenant 6
   return 0;
}

Ces opérations sont utiles quand il faut ajouter ou soustraire autre chose que 1.

Vous en voulez encore ? Ah je vois, vous n'êtes pas satisfaits de votre calculatrice. C'est vrai qu'elle est encore un peu pauvre, elle ne connaît que les opérations de base. Pas vraiment génial pour la super-super-calculatrice qu'est votre ordinateur.

Ne partez pas ! J'ai mieux à vous proposer.

L'en-tête cmath

Pour avoir accès à plus de fonctions mathématiques, il suffit d'ajouter une ligne en tête de votre programme, comme lorsque l'on désire utiliser des variables de type string. La directive à insérer est :

#include <cmath>

Jusque là, c'est très simple. Et dans cmath il y a « math », ce qui devrait vous réjouir. On est sur la bonne voie.

Commençons avec une fonction utilisée très souvent, la racine carrée. En anglais, racine carrée se dit square root et, en abrégé, on écrit parfois sqrt. Comme le C++ utilise l'anglais, c'est ce mot là qu'il va falloir retenir et utiliser.

Pour utiliser une fonction mathématique, on écrit le nom de la fonction suivi, entre parenthèses, de la valeur à calculer. On utilise alors l'affectation pour stocker le résultat dans une variable.

resultat = fonction(valeur);

C'est comme en math quand on écrit y = f(x). Il faut juste se souvenir du nom compliqué des fonctions. Pour la racine carrée, cela donnerait resultat = sqrt(valeur);.

Prenons un exemple complet, je pense que vous allez comprendre rapidement le principe.

#include <iostream>
#include <cmath>  //Ne pas oublier cette ligne 
using namespace std;

int main()
{
    double const nombre(16); //Le nombre dont on veut la racine
                             //Comme sa valeur ne changera pas on met 'const'
    double resultat;         //Une case mémoire pour stocker le résultat

    resultat = sqrt(nombre);  //On effectue le calcul !

    cout << "La racine de " << nombre << " est " << resultat << endl;

    return 0;
}

Voyons ce que cela donne.

La racine de 16 est 4

Votre ordinateur calcule correctement. Mais je ne pense pas que vous en doutiez.

Voyons s'il y a d'autres fonctions à disposition.

Quelques autres fonctions présentes dans cmath

Comme il y a beaucoup de fonctions, je vous propose de tout ranger dans un tableau.

Il existe encore beaucoup d'autres fonctions ! Je ne vous ai mis que les principales pour ne pas qu'on se perde.

Le cas de la fonction puissance

Comme toujours, il y a un cas particulier : la fonction puissance. Comment calculer 4^5 ? Il faut utiliser la fonction pow() qui est un peu spéciale. Elle prend deux arguments, c'est-à-dire qu'il faut lui donner deux valeurs entre les parenthèses. Comme pour la fonction getline() dont je vous ai parlé avant.

Si je veux calculer 4^5, je vais devoir procéder ainsi :

double const a(4);
double const b(5);
double const resultat = pow(a,b);

Je déclare une variable (constante) pour mettre le 4, une autre pour stocker le 5 et finalement une dernière pour le résultat. Rien de nouveau jusque là. J'utilise la fonction pow() pour effectuer le calcul et j'utilise le symbole = pour initialiser la variable resultat avec la valeur calculée par la fonction.

Nous pouvons donc reprendre l'exercice précédent et remplacer l'addition par notre nouvelle amie, la fonction puissance. Je vous laisse essayer.

Voici ma version:

#include <iostream>
#include <cmath>  //Ne pas oublier !
using namespace std;

int main()
{
   double a(0), b(0); //Déclaration des variables utiles

   cout << "Bienvenue dans le programme de calcul de a^b !" << endl;

   cout << "Donnez une valeur pour a : "; //On demande le premier nombre
   cin >> a;

   cout << "Donnez une valeur pour b : "; //On demande le deuxième nombre
   cin >> b;

   double const resultat(pow(a, b)); //On effectue l'opération
   //On peut aussi écrire comme avant :
   //double const resultat = pow(a,b);
   //Souvenez-vous des deux formes possibles
   //De l'initialisation d'une variable

   cout << a << " ^ " << b << " = " << resultat << endl;
   //On affiche le résultat

   return 0;
}

Vous avez fait la même chose ? Parfait ! Vous êtes de futurs champions du C++ ! Voyons quand même ce que cela donne.

Bienvenue dans le programme de calcul de a^b !
Donnez une valeur pour a : 4
Donnez une valeur pour b : 5
4 ^ 5 = 1024

J'espère que vous êtes satisfaits avec toutes ces fonctions mathématiques. Je ne sais pas si vous en aurez besoin un jour mais, si c'est le cas, vous saurez où en trouver une description.

En résumé

• Pour demander à l'utilisateur de saisir une information au clavier, on utilise cin >> variable;. La valeur saisie sera stockée dans la variable.

• Il ne faut pas confondre le sens des chevrons cout << et cin >>.

• On peut faire toutes sortes d'opérations mathématiques de base en C++ : addition, soustraction, multiplication… Exemple : resultat = a + b;

• Les constantes sont des variables qu'on ne peut pas modifier une fois qu'elles ont été créées. On utilise le mot const pour les définir.

• Pour ajouter 1 à la valeur d'une variable, on effectue ce qu'on appelle une incrémentation : variable++;. L'opération inverse, appelée décrémentation, existe aussi.

• Si vous souhaitez utiliser des fonctions mathématiques plus complexes, comme la racine carrée, il faut inclure l'en-tête <cmath> dans votre code et faire appel à la fonction comme dans cet exemple : resultat = sqrt(100);

Pour qu'un programme soit capable de prendre des décisions, on utilise dans le code source des conditions (on parle aussi de « structures conditionnelles »). Le principe est simple : vous voulez que votre programme réagisse différemment en fonction des circonstances. Nous allons découvrir ici comment utiliser ces fameuses conditions dans nos programmes C++.

Pour commencer, il faut savoir que les conditions permettent de tester des variables. Vous vous souvenez de ces variables stockées en mémoire que nous avons découvertes au chapitre précédent ? Eh bien nous allons maintenant apprendre à les analyser : « Est-ce que cette variable est supérieure à 10 ? », « Est-ce que cette variable contient bien le mot de passe secret ? », etc.

Pour effectuer ces tests, nous utilisons des symboles. Voici le tableau des symboles à connaître par cœur :

Nous allons utiliser ces symboles pour effectuer des comparaisons dans nos conditions.

Il faut savoir qu'il existe en C++ plusieurs types de conditions pour faire des tests, mais la plus importante, qu'il faut impérativement connaître, est sans aucun doute la condition if.

La condition if

Comme je vous le disais, les conditions permettent de tester des variables. Je vous propose donc de créer un petit programme en même temps que moi et de faire des tests pour vérifier que vous avez bien compris le principe.

On va commencer avec ce code :

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int nbEnfants(2);

    return 0;
}

Ce code-là ne fait rien pour le moment. Il se contente de déclarer une variable nbEnfants (qui indique donc un nombre d'enfants), puis il s'arrête.

Une première condition if

Imaginons qu'on souhaite afficher un message de félicitations si la personne a des enfants. On va ajouter une condition qui regarde si le nombre d'enfants est supérieur à 0 et qui, dans ce cas, affiche un message.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int nbEnfants(2);

    if (nbEnfants > 0)
    {
        cout << "Vous avez des enfants, bravo !" << endl;
    }

    cout << "Fin du programme" << endl;
    return 0;
}

Ce code affiche :

Vous avez des enfants, bravo !
Fin du programme

Regardez bien la ligne suivante :
if (nbEnfants > 0)

Elle effectue le test : « Si le nombre d'enfants est supérieur à 0 » (« if », en anglais, veut dire « si »).

Si ce test est vérifié (donc si la personne a bien des enfants), alors l'ordinateur va lire les lignes qui se trouvent entre les accolades : il va donc afficher le message « Vous avez des enfants, bravo ! ».

Dans le cas où le résultat du test est négatif, l'ordinateur ne lit pas les instructions qui se trouvent entre les accolades. Il saute donc à la ligne qui suit la fermeture des accolades.

Dans notre cas, si la personne n'a aucun enfant, on verra seulement ce message apparaître :

Fin du programme

Faites le test ! Changez la valeur de la variable nbEnfants, passez-la à 0 et regardez ce qui se produit.

else : ce qu'il faut faire si la condition n'est pas vérifiée

Vous souhaitez que votre programme fasse quelque chose de précis si la condition n'est pas vérifiée ? C'est vrai que, pour le moment, le programme est plutôt silencieux si vous n'avez pas d'enfant !

Heureusement, vous pouvez utiliser le mot-clé else qui signifie « sinon ». On va par exemple afficher un autre message si la personne n'a pas d'enfant :

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int nbEnfants(0);

    if (nbEnfants > 0)
    {
        cout << "Vous avez des enfants, bravo !" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Eh bien alors, vous n'avez pas d'enfant ?" << endl;
    }

    cout << "Fin du programme" << endl;
    return 0;
}

Ce code affiche :

Eh bien alors, vous n'avez pas d'enfant ?
Fin du programme

... car j'ai changé la valeur de la variable nbEnfants au début, regardez bien.

Si vous mettez une valeur supérieure à 0, le message redeviendra celui que nous avons vu avant !

Comment cela fonctionne-t-il ? C'est très simple en fait : l'ordinateur lit d'abord la condition du if et se rend compte que la condition est fausse. Il vérifie si la personne a au moins 1 enfant et ce n'est pas le cas.

L'ordinateur « saute » tout ce qui se trouve entre les premières accolades et tombe sur la ligne else qui signifie « sinon ». Il effectue donc les actions indiquées après else (figure suivante).

else if : effectuer un autre test

Il est possible de faire plusieurs tests à la suite. Imaginez qu'on souhaite faire le test suivant :

• si le nombre d'enfants est égal à 0, afficher ce message « [...] » ;

• sinon, si le nombre d'enfants est égal à 1, afficher ce message « [...] » ;

• sinon, si le nombre d'enfants est égal à 2, afficher ce message « [...] » ;

• sinon, afficher ce message « [...] ».

Pour faire tous ces tests un à un dans l'ordre, on va avoir recours à la condition else if qui signifie « sinon si ». Les tests vont être lus dans l'ordre jusqu'à ce que l'un d'entre eux soit vérifié.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int nbEnfants(2);

    if (nbEnfants == 0)
    {
        cout << "Eh bien alors, vous n'avez pas d'enfant ?" << endl;
    }
    else if (nbEnfants == 1)
    {
        cout << "Alors, c'est pour quand le deuxieme ?" << endl;
    }
    else if (nbEnfants == 2)
    {
        cout << "Quels beaux enfants vous avez la !" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Bon, il faut arreter de faire des gosses maintenant !" << endl;
    }

    cout << "Fin du programme" << endl;
    return 0;
}

Cela se complique ? Pas tant que cela.

Dans notre cas, nous avons 2 enfants :

1. L'ordinateur teste d'abord si on en a 0.

2. Comme ce n'est pas le cas, il passe au premier else if : est-ce qu'on a 1 enfant ? Non plus !

3. L'ordinateur teste donc le second else if : est-ce qu'on a 2 enfants ? Oui ! Donc on affiche le message « Quels beaux enfants vous avez la ! ».

Si aucune des conditions n'avait été vérifiée, c'est le message du else « Bon, il faut arreter de faire des gosses maintenant ! » qui serait affiché (figure suivante).

La condition switch

En théorie, la condition if permet de faire tous les tests que l'on veut. En pratique, il existe d'autres façons de faire des tests. La condition switch, par exemple, permet de simplifier l'écriture de conditions qui testent plusieurs valeurs possibles pour une même variable.

Prenez par exemple le test qu'on vient de faire sur le nombre d'enfants :

A-t-il 0 enfant ?

A-t-il 1 enfant ?

A-t-il 2 enfants ?

...

On peut faire ce genre de tests avec des if... else if... else..., mais on peut faire la même chose avec une condition switch qui, dans ce genre de cas, a tendance à rendre le code plus lisible. Voici ce que donnerait le code précédent avec switch :

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int nbEnfants(2);

    switch (nbEnfants)
    {
        case 0:
            cout << "Eh bien alors, vous n'avez pas d'enfant ?" << endl;
            break;

        case 1:
            cout << "Alors, c'est pour quand le deuxieme ?" << endl;
            break;

        case 2:
            cout << "Quels beaux enfants vous avez la !" << endl;
            break;

        default:
            cout << "Bon, il faut arreter de faire des gosses maintenant !" << endl;
            break;
    }

    return 0;
}

Ce qui affiche :

Quels beaux enfants vous avez la !

La forme est un peu différente : on indique d'abord qu'on va analyser la variable nbEnfants(ligne 9). Ensuite, on teste tous les cas (case) possibles : si la variable vaut 0, si elle vaut 1, si elle vaut 2...

Les break sont obligatoires si on veut que l'ordinateur arrête les tests une fois que l'un d'eux a réussi. En pratique, je vous conseille d'en mettre comme moi à la fin de chaque case.

Enfin, le default à la fin correspond au else (« sinon ») et s'exécute si aucun des tests précédents n'est vérifié.

Allons un peu plus loin avec les conditions. Nous allons découvrir deux notions plus avancées et néanmoins essentielles : les booléens et les combinaisons de conditions.

Les booléens

Vous vous souvenez du type bool ? Ce type de données peut stocker deux valeurs :

1. true (vrai) ;

2. false (faux).

Ce type est souvent utilisé avec les conditions. Quand on y pense, c'est logique : une condition est soit vraie, soit fausse. Une variable booléenne aussi.

Si je vous parle du type bool, c'est parce qu'on peut l'utiliser d'une faà§on un peu particulière dans les conditions. Pour commencer, regardez ce code :

bool adulte(true);

if (adulte == true)
{
    cout << "Vous etes un adulte !" << endl;
}

Cette condition, qui vérifie la valeur de la variable adulte, affiche un message si celle-ci vaut vrai (true).

Vous vous demandez peut-être o๠je veux en venir ? En fait, il est possible d'omettre la partie « == true » dans la condition, cela revient au même ! Regardez ce code, qui est équivalent :

bool adulte(true);

if (adulte)
{
    cout << "Vous etes un adulte !" << endl;
}

L'ordinateur comprend que vous voulez vérifier si la variable booléenne vaut true. Il n'est pas nécessaire de rajouter « == true ».

Non, au contraire : le code est plus court et plus facile à lire !
if (adulte) se lit tout simplement « S'il est adulte ».

Je vous invite à utiliser cette notation raccourcie quand vous testerez des variables booléennes. Cela vous aidera à clarifier votre code et à rendre certaines conditions plus « digestes » à lire.

Combiner des conditions

Pour les conditions les plus complexes, sachez que vous pouvez faire plusieurs tests au sein d'un seul et même if. Pour cela, il va falloir utiliser de nouveaux symboles :

Test ET

Imaginons : on veut tester si la personne est adulte et si elle a au moins 1 enfant. On va donc écrire :

if (adulte && nbEnfants >= 1)

Les deux symboles && signifient « ET ». Notre condition se dirait en franà§ais : « Si la personne est adulte ET si le nombre d'enfants est supérieur ou égal à 1 ».

Test OU

Pour faire un OU, on utilise les 2 signes ||. Je dois avouer que ce signe n'est pas facilement accessible sur nos claviers. Pour le taper sur un clavier AZERTY franà§ais, il faut appuyer sur les touches Alt Gr + 6. Sur un clavier belge, il faut appuyer sur les touches Alt Gr + & et enfin, pour les Suisses, c'est la combinaison Alt Gr + 7 qu'il faut utiliser.

On peut par exemple tester si le nombre d'enfants est égal à 1 OU 2 :

if (nbEnfants == 1 || nbEnfants == 2)

Test NON

Il faut maintenant que je vous présente un dernier symbole : le point d'exclamation. En informatique, le point d'exclamation signifie « Non ».

Vous devez mettre ce signe avant votre condition pour pouvoir dire « Si cela n'est pas vrai » :

if (!adulte)

Cela pourrait se traduire par « Si la personne n'est pas adulte ».

Les boucles vous permettent de répéter les mêmes instructions plusieurs fois dans votre programme. Le principe est représenté en figure suivante.

1. l'ordinateur lit les instructions de haut en bas (comme d'habitude) ;

2. puis, une fois arrivé à la fin de la boucle, il repart à la première instruction ;

3. il recommence alors à lire les instructions de haut en bas... ;

4. ... et il repart au début de la boucle.

Les boucles sont répétées tant qu'une condition est vraie. Par exemple on peut faire une boucle qui dit : « Tant que l'utilisateur donne un nombre d'enfants inférieur à 0, redemander le nombre d'enfants ».

Il existe 3 types de boucles à connaître :

• while ;

• do ... while ;

• for.

La boucle while

Cette boucle s'utilise comme ceci :

while (condition)
{
    /* Instructions à répéter */
}

Tout ce qui est entre accolades sera répété tant que la condition est vérifiée.

Essayons de faire ce que j'ai dit plus tôt : on redemande le nombre d'enfants à l'utilisateur tant que celui-ci est inférieur à 0. Ce genre de boucle permet de s'assurer que l'utilisateur rentre un nombre correct.

int main()
{
    int nbEnfants(-1); // Nombre négatif pour pouvoir entrer dans la boucle

    while (nbEnfants < 0)
    {
        cout << "Combien d'enfants avez-vous ?" << endl;
        cin >> nbEnfants;
    }

    cout << "Merci d'avoir indique un nombre d'enfants correct. Vous en avez " << nbEnfants << endl;

    return 0;
}

Voici un exemple d'utilisation de ce programme :

Combien d'enfants avez-vous ?
-3
Combien d'enfants avez-vous ?
-5
Combien d'enfants avez-vous ?
2
Merci d'avoir indique un nombre d'enfants correct. Vous en avez 2

Tant que vous saisissez un nombre négatif, la boucle recommence. En effet, elle teste while (nbEnfants < 0), c'est-à-dire « Tant que le nombre d'enfants est inférieur à 0 ». Dès que le nombre devient supérieur ou égal à 0, la boucle s'arrête et le programme continue après l'accolade fermante.

La boucle do ... while

Cette boucle est très similaire à la précédente... si ce n'est que la condition n'est testée qu'à la fin. Cela signifie que le contenu de la boucle sera toujours lu au moins une fois.

Cette boucle prend la forme suivante :

do
{
    /* Instructions */
} while (condition);

Notez bien la présence du point-virgule tout à la fin !

Reprenons le code précédent et utilisons cette fois un do ... while :

int main()
{
    int nbEnfants(0);

    do
    {
        cout << "Combien d'enfants avez-vous ?" << endl;
        cin >> nbEnfants;
    } while (nbEnfants < 0);

    cout << "Merci d'avoir indique un nombre d'enfants correct. Vous en avez " << nbEnfants << endl;

    return 0;
}

Le principe est le même, le programme a le même comportement. Le gros intérêt de do ... while est qu'on s'assure que la boucle sera lue au moins une fois.

D'ailleurs, du coup, il n'est pas nécessaire d'initialiser nbEnfants à -1 (c'est le principal avantage que procure cette solution). En effet, le nombre d'enfants est initialisé ici à 0 (comme on a l'habitude de faire) et, comme la condition n'est testée qu'après le premier passage de la boucle, les instructions sont bien lues au moins une fois.

La boucle for

Ce type de boucle, que l'on retrouve fréquemment, permet de condenser :

• une initialisation ;

• une condition ;

• une incrémentation.

Voici sa forme :

for (initialisation ; condition ; incrementation)
{

}

Regardons un exemple concret qui affiche des nombres de 0 à 9 :

int main()
{
    int compteur(0);

    for (compteur = 0 ; compteur < 10 ; compteur++)
    {
        cout << compteur << endl;
    }

    return 0;
}

Ce code affiche :

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

On retrouve sur la ligne du for les 3 instructions que je vous ai indiquées :

• Une initialisation (compteur = 0) : la variable compteur est mise à 0 au tout début de la boucle. Notez que cela avait été fait à la ligne immédiatement au-dessus, ce n'était donc pas vraiment nécessaire ici.

• Une condition (compteur < 10) : on vérifie que la variable compteur est inférieure à 10 à chaque nouveau tour de boucle.

• Une incrémentation (compteur++) : à chaque tour de boucle, on ajoute 1 à la variable compteur ! Voilà pourquoi on voit s'afficher à l'écran des nombres de 0 à 9.

Notez qu'il est courant d'initialiser la variable directement à l'intérieur du for, comme ceci :

int main()
{
    for (int compteur(0) ; compteur < 10 ; compteur++)
    {
        cout << compteur << endl;
    }

    return 0;
}

La variable n'existe alors que pendant la durée de la boucle for. C'est la forme la plus courante de cette boucle. On ne déclare la variable avant le for que si on en a besoin plus tard, ce qui est un cas assez rare.

En résumé

• Les conditions permettent de tester la valeur des variables et de modifier le comportement du programme en conséquence.

• La condition de type if (si) ... else if (sinon si) ... else (sinon) est la plus courante.

• La condition switch, plus spécifique, permet de tester les différentes valeurs possibles d'une seule variable.

• Les boucles permettent de répéter les mêmes instructions plusieurs fois.

• On distingue trois types de boucles : while, do... while et for.

• La boucle for est généralement utilisée lorsqu'on sait combien de fois on souhaite répéter les instructions, tandis que while et do... while sont plutôt utilisées lorsqu'on souhaite répéter des instructions jusqu'à ce qu'une condition spécifique soit vérifiée.

Dès le début de ce cours, nous avons utilisé des fonctions. C'était en fait toujours la même : la fonction main(). C'est le point d'entrée de tous les programmes C++, c'est par là que tout commence.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() //Debut de la fonction main() et donc du programme
{
  cout << "Bonjour tout le monde !" << endl;
  return 0;
} //Fin de la fonction main() et donc du programme

Le programme commence réellement à la ligne 4 et se termine à la ligne 8 après l'accolade fermante. C'est-à-dire que tout se déroule dans une seule et unique fonction. On n'en sort pas. Il n'y a qu'une seule portion de code qui est exécutée dans l'ordre, sans jamais sauter ailleurs.

Si je vous dis tout cela, vous devez vous douter que l'on peut écrire d'autres fonctions et donc avoir un programme découpé en plusieurs modules indépendants.

C'est vrai, après tout. Mettre l'ensemble du code dans la fonction main() est tout à fait possible. Ce n'est cependant pas une bonne pratique.

Imaginons que nous voulions créer un jeu vidéo 3D. Comme c'est quand même assez complexe, le code source va nécessiter plusieurs dizaines de milliers de lignes ! Si l'on garde tout dans une seule fonction, il va être très difficile de s'y retrouver. Il serait certainement plus simple d'avoir dans un coin un morceau de code qui fait bouger un personnage, ailleurs un autre bout de code qui charge les niveaux, etc. Découper son programme en fonctions permet de s'organiser.

En plus, si vous êtes plusieurs développeurs à travailler sur le même programme, vous pourrez vous partager plus facilement le travail : chacun s'attelle une fonction différente.

Mais ce n'est pas tout !

Prenons par exemple le calcul de la racine carrée, que nous avons vu précédemment. Si vous créez un programme de maths, il est bien possible que vous ayez besoin, à plusieurs endroits, d'effectuer des calculs de racines. Avoir une fonction sqrt() va nous permettre de faire plusieurs de ces calculs sans avoir à recopier le même code à plusieurs endroits. On peut réutiliser plusieurs fois la même fonction et c'est une des raisons principales d'en écrire.

Présentation des fonctions

Une fonction est un morceau de code qui accomplit une tâche particulière. Elle reçoit des données à traiter, effectue des actions avec et enfin renvoie une valeur.

Les données entrantes s'appellent des arguments et on utilise l'expression valeur retournée pour les éléments qui sortent de la fonction (figure suivante).

Vous vous souvenez de pow() ? La fonction qui permet de calculer des puissances ? En utilisant le nouveau vocabulaire, on peut dire que cette fonction :

1. reçoit deux arguments ;

2. effectue un calcul mathématique ;

3. renvoie le résultat du calcul.

En utilisant un schéma comme le précédent, on peut représenter pow() comme à la figure suivante.

Vous en avez déjà fait l'expérience, on peut utiliser cette fonction plusieurs fois. Cela implique que l'on n'est pas obligé de copier le code qui se trouve à l'intérieur de la fonction pow() chaque fois que l'on souhaite effectuer un calcul de puissance.

Définir une fonction

Il est temps d'attaquer le concret. Il faut que je vous montre comment définir une fonction. Je pourrais vous dire de regarder comment main() est fait et vous laisser patauger, mais je suis sympa, je vais vous guider.

Vous êtes prêts ? Alors allons-y !

Toutes les fonctions ont la forme suivante :

type nomFonction(arguments)
{
    //Instructions effectuées par la fonction
}

On retrouve les trois éléments dont je vous ai déjà parlé, auxquels s'ajoute le nom de la fonction.

• Le premier élément est le type de retour. Il permet d'indiquer le type de variable renvoyée par la fonction. Si votre fonction doit renvoyer du texte, alors ce sera string ; si votre fonction effectue un calcul, alors ce sera int ou double.

• Le deuxième élément est le nom de la fonction. Vous connaissez déjà main(), pow() ou sqrt(). L'important est de choisir un nom de fonction qui décrit bien ce qu'elle fait, comme pour les variables, en fait.

• Entre les parenthèses, on trouve la liste des arguments de la fonction. Ce sont les données avec lesquelles la fonction va travailler. Il peut y avoir un argument (comme pour sqrt()), plusieurs arguments (comme pour pow()) ou aucun argument (comme pour main()).

• Finalement, il y a des accolades qui délimitent le contenu de la fonction. Toutes les opérations qui seront effectuées se trouvent entre les deux accolades.

Créons donc des fonctions !

Une fonction toute simple

Commençons par une fonction basique. Une fonction qui reçoit un nombre entier, ajoute 2 à ce nombre et le renvoie.

int ajouteDeux(int nombreRecu)
{
    int valeur(nombreRecu + 2);
    //On crée une case en mémoire
    //On prend le nombre reçu en argument, on lui ajoute 2
    //Et on met tout cela dans la mémoire

    return valeur;
    //On indique que la valeur qui sort de la fonction
    //Est la valeur de la variable 'valeur'
}

Analysons ce code en détail. Il y a deux lignes vraiment nouvelles pour vous.

Avec ce que je vous ai expliqué, vous devriez comprendre la première ligne. On déclare une fonction nommée ajouteDeux qui reçoit un nombre entier en argument et qui, une fois qu'elle a terminé, renvoie un autre nombre entier (figure suivante).

Toutes les lignes suivantes utilisent des choses déjà connues, sauf return valeur;. Si vous vous posez des questions sur ces lignes, je vous invite à relire le chapitre sur l'utilisation de la mémoire (page \pageref{chapitre_memoire}).

L'instruction return indique quelle valeur ressort de la fonction. En l'occurrence, c'est la valeur de la variable valeur qui est renvoyée.

Appeler une fonction

Que diriez-vous si je vous disais que vous savez déjà appeler une fonction ? Souvenez-vous des fonctions mathématiques !

#include <iostream>
using namespace std;

int ajouteDeux(int nombreRecu)
{
    int valeur(nombreRecu + 2);

    return valeur;
}

int main()
{
    int a(2),b(2);
    cout << "Valeur de a : " << a << endl;
    cout << "Valeur de b : " << b << endl;
    b = ajouteDeux(a); //Appel de la fonction
    cout << "Valeur de a : " << a << endl;
    cout << "Valeur de b : " << b << endl;

    return 0;
}

On retrouve la syntaxe que l'on connaissait déjà : résultat = fonction(argument). Facile, pour ainsi dire !

Vous avez essayé le programme ? Voici ce que cela donne :

Valeur de a : 2
Valeur de b : 2
Valeur de a : 2
Valeur de b : 4

Après l'appel à la fonction, la variable b a été modifiée. Tout fonctionne donc comme annoncé.

Plusieurs paramètres

Nous ne sommes pas encore au bout de nos peines. Il y a des fonctions qui prennent plusieurs paramètres, comme pow() et getline() par exemple.

Pour passer plusieurs paramètres à une fonction, il faut les séparer par des virgules.

int addition(int a, int b)
{
    return a+b;
}

double multiplication(double a, double b, double c)
{
    return a*b*c;
}

La première de ces fonctions calcule la somme des deux nombres qui lui sont fournis, alors que la deuxième calcule le produit des trois nombres reçus.

Pas d'arguments

À l'inverse, on peut aussi créer des fonctions sans arguments. Il suffit de ne rien écrire entre les parenthèses !

On peut imaginer plusieurs scénarios mais pensez par exemple à une fonction qui demande à l'utilisateur d'entrer son nom. Elle n'a pas besoin de paramètre.

string demanderNom()
{    
     cout << "Entrez votre nom : ";
     string nom;
     cin >> nom;
     return nom;
}

Même s'il est vrai que ce type de fonctions est plus rare, je suis sûr que vous trouverez plein d'exemples par la suite !

Des fonctions qui ne renvoient rien

Tous les exemples que je vous ai donnés jusque là prenaient des arguments et renvoyaient une valeur. Mais il est aussi possible d'écrire des fonctions qui ne renvoient rien. Enfin presque.

Rien ne ressort de la fonction mais, quand on la déclare, il faut quand même indiquer un type. On utilise le type void, ce qui signifie « néant » en anglais. Cela veut tout dire : il n'y a vraiment rien qui soit renvoyé par la fonction.

void direBonjour()
{
    cout << "Bonjour !" << endl;
    //Comme rien ne ressort, il n'y a pas de return !
}

int main()
{
    direBonjour();
    //Comme la fonction ne renvoie rien
    //On l'appelle sans mettre la valeur de retour dans une variable
    
    return 0;
}

Avec ce dernier point, nous avons fait le tour de la théorie. Dans la suite du chapitre, je vous propose quelques exemples et un super schéma récapitulatif. Ce n'est pas le moment de partir.

Le carré

Commençons avec un exemple simple : calculer le carré d'un nombre. Cette fonction reçoit un nombre x en argument et calcule la valeur de $x^2$.

#include <iostream>
using namespace std;

double carre(double x)
{
    double resultat;
    resultat = x*x;
    return resultat;
}

int main()
{
    double nombre, carreNombre;
    cout << "Entrez un nombre : ";
    cin >> nombre;

    carreNombre = carre(nombre); //On utilise la fonction

    cout << "Le carre de " << nombre << " est " << carreNombre << endl;
    return 0;
}

Je vous avais promis un schéma, le voilà. Voyons ce qui se passe dans ce programme et dans quel ordre sont exécutées les lignes (figure suivante).

Il y a une chose dont il faut absolument se rappeler : les valeurs des variables transmises aux fonctions sont copiées dans de nouvelles cases mémoires. La fonction carre() n'agit donc pas sur les variables déclarées dans la fonction main(). Elle travaille uniquement avec ses propres cases mémoires.

Ce n'est que lors du return que les variables de main() sont modifiées c'est-à-dire ici la variable carreNombre. La variable nombre reste inchangée lors de l'appel à la fonction.

Réutiliser la même fonction

L'intérêt d'utiliser une fonction ici est bien sûr de pouvoir calculer facilement le carré de différents nombres, par exemple de tous les nombres entre 1 et 20 :

#include <iostream>
using namespace std;

double carre(double x)
{
    double resultat;
    resultat = x*x;
    return resultat;
}

int main()
{
    for(int i(1); i<=20 ; i++)
    {
        cout << "Le carre de " << i << " est : " << carre(i) << endl;
    }
    return 0;
}

On écrit une seule fois la formule du calcul du carré et on utilise ensuite vingt fois cette « brique ». Ici, le calcul est simple mais, dans bien des cas, utiliser une fonction raccourcit grandement le code !

Une fonction à deux arguments

Avant de terminer cette section, voici un dernier exemple. Cette fois, je vous propose une fonction utilisant deux arguments. Nous allons dessiner un rectangle d'étoiles * dans la console. La fonction a besoin de deux arguments : la largeur et la hauteur du rectangle.

#include <iostream>
using namespace std;

void dessineRectangle(int l, int h)
{
    for(int ligne(0); ligne < h; ligne++)
    {
        for(int colonne(0); colonne < l; colonne++)
        {
            cout << "*";
        }
        cout << endl;
    } 
}

int main()
{
    int largeur, hauteur;
    cout << "Largeur du rectangle : ";
    cin >> largeur;
    cout << "Hauteur du rectangle : ";
    cin >> hauteur;
    
    dessineRectangle(largeur, hauteur);
    return 0;
}

Une fois compilé ce programme s'exécute et donne par exemple :

Largeur du rectangle : 16
Hauteur du rectangle : 3
****************
****************
****************

Voilà la première version d'un logiciel de dessin révolutionnaire !

Cette fonction ne fait qu'afficher du texte. Elle n'a donc pas besoin de renvoyer quelque chose. C'est pour cela qu'elle est déclarée avec le type void.

On peut facilement modifier la fonction pour qu'elle renvoie la surface du rectangle. À ce moment-là, il faudra qu'elle renvoie un int.

Essayez de modifier cette fonction ! Voici deux idées :

• afficher un message d'erreur si la hauteur ou la largeur est négative ;

• ajouter un argument pour le symbole à utiliser dans le dessin.

Amusez-vous bien. Il est important de bien maîtriser tous ces concepts.

La fin de ce chapitre est consacrée à trois notions un peu plus avancées. Vous pourrez toujours y revenir plus tard si nécessaire.

Passage par valeur

La première des notions avancées dont je dois vous parler est la manière dont l'ordinateur gère la mémoire dans le cadre des fonctions.

Prenons une fonction simple qui ajoute simplement 2 à l'argument fourni. Vous commencez à bien la connaître. Je l'ai donc modifiée un poil.

int ajouteDeux(int a)
{
    a+=2;
    return a;
}

Testons donc cette fonction. Je pense ne rien vous apprendre en vous proposant le code suivant :

#include <iostream>
using namespace std;

int ajouteDeux(int a)
{
    a+=2;
    return a;
}

int main()
{
    int nombre(4), resultat;
    resultat = ajouteDeux(nombre);
    
    cout << "Le nombre original vaut : " << nombre << endl;
    cout << "Le resultat vaut : " << resultat << endl;
    return 0;
}

Cela donne sans surprise :

Le nombre original vaut : 4
Le resultat vaut : 6

L'étape intéressante est bien sûr ce qui se passe à la ligne resultat = ajouteDeux(nombre);. Vous vous rappelez les schémas de la mémoire ? Il est temps de les ressortir.

Lors de l'appel à la fonction, il se passe énormément de choses :

1. Le programme évalue la valeur de nombre. Il trouve $4$.

2. Le programme alloue un nouvel espace dans la mémoire et y écrit la valeur $4$. Cet espace mémoire possède l'étiquette a, le nom de la variable dans la fonction.

3. Le programme entre dans la fonction.

4. Le programme ajoute $2$ à la variable a.

5. La valeur de a est ensuite copiée et affectée à la variable resultat, qui vaut donc maintenant $6$.

6. On sort alors de la fonction.

Ce qui est important, c'est que la variable nombre est copiée dans une nouvelle case mémoire. On dit que l'argument a est passé par valeur. Lorsque le programme se situe dans la fonction, la mémoire ressemble donc à ce qui se trouve dans le schéma de la figure suivante.

On se retrouve donc avec trois cases dans la mémoire. L'autre élément important est que la variable nombre reste inchangée.

Si j'insiste sur ces points, c'est bien sûr parce que l'on peut faire autrement.

Passage par référence

Vous vous rappelez les références ? Oui, oui, ces choses bizarres dont je vous ai parlé il y a quelques chapitres. Si vous n'êtes pas sûrs de vous, n'hésitez-pas à vous rafraîchir la mémoire (page \pageref{references}). C'est le moment de voir à quoi servent ces drôles de bêtes.

Plutôt que de copier la valeur de nombre dans la variable a, il est possible d'ajouter une « deuxième étiquette » à la variable nombre à l'intérieur de la fonction. Et c'est bien sûr une référence qu'il faut utiliser comme argument de la fonction.

int ajouteDeux(int& a) //Notez le petit & !!!
{
    a+=2;
    return a;
}

Lorsque l'on appelle la fonction, il n'y a plus de copie. Le programme donne simplement un alias à la variable nombre. Jetons un coup d'œil à la mémoire dans ce cas (figure suivante).

Cette fois, la variable a et la variable nombre sont confondues. On dit que l'argument a est passé par référence.

Cela permet à la fonction ajouteDeux() de modifier ses arguments ! Elle pourra ainsi avoir une influence durable sur le reste du programme. Essayons pour voir. Reprenons le programme précédent, mais avec une référence comme argument. On obtient cette fois :

Le nombre original vaut : 6
Le resultat vaut : 6

Que s'est-il passé ? C'est à la fois simple et compliqué.

Comme a et la variable nombre correspondent à la même case mémoire, faire a+=2 a modifié la valeur de nombre !

Utiliser des références peut donc être très dangereux. C'est pour cela qu'on ne les utilise que lorsqu'on en a réellement besoin.

J'y viens, j'y viens. Ne soyez pas trop pressés.

L'exemple classique est la fonction echange(). C'est une fonction qui échange les valeurs des deux arguments qu'on lui fournit :

void echange(double& a, double& b)
{
    double temporaire(a); //On sauvegarde la valeur de 'a'
    a = b;                //On remplace la valeur de 'a' par celle de 'b'
    b = temporaire;       //Et on utilise la valeur sauvegardée pour mettre l'ancienne valeur de 'a' dans 'b'
}

int main()
{
    double a(1.2), b(4.5);

    cout << "a vaut " << a << " et b vaut " << b << endl;

    echange(a,b);   //On utilise la fonction

    cout << "a vaut " << a << " et b vaut " << b << endl;
    return 0;
}

Ce code donne le résultat suivant :

a vaut 1.2 et b vaut 4.5
a vaut 4.5 et b vaut 1.2

Les valeurs des deux variables ont été échangées.

Si l'on n'utilisait pas un passage par référence, ce seraient alors des copies des arguments qui seraient échangées, et non les vrais arguments. Cette fonction serait donc inutile.

Je vous invite à tester cette fonction avec et sans les références. Vous verrez ainsi précisément ce qui se passe.

A priori, le passage par référence peut vous sembler obscur et compliqué. Vous verrez par la suite qu'il est souvent utilisé. Vous pourrez toujours revenir lire cette section plus tard si les choses ne sont pas encore vraiment claires dans votre esprit.

Avancé : Le passage par référence constante

Puisque nous parlons de références, il faut quand même que je vous présente une application bien pratique. En fait, cela nous sera surtout utile dans la suite de ce cours mais nous pouvons déjà prendre un peu d'avance.

Le passage par référence offre un gros avantage sur le passage par valeur : aucune copie n'est effectuée. Imaginez une fonction recevant en argument un string. Si votre chaîne de caractères contient un très long texte (la totalité de ce livre par exemple !), alors la copier va prendre du temps même si tout cela se passe uniquement dans la mémoire de l'ordinateur. Cette copie est totalement inutile et il serait donc bien de pouvoir l'éliminer pour améliorer les performances du programme.

Et c'est là que vous me dites : « utilisons un passage par référence ! ». Oui, c'est une bonne idée. En utilisant un passage par référence, aucune copie n'est effectuée. Seulement, cette manière de procéder a un petit défaut : elle autorise la modification de l'argument. Eh oui, c'est justement dans ce but que les références existent.

void f1(string texte);  //Implique une copie coûteuse de 'texte' 
{
}

void f2(string& texte);  //Implique que la fonction peut modifier 'texte' 
{
}

La solution est d'utiliser ce que l'on appelle un passage par référence constante. On évite la copie en utilisant une référence et l'on empêche la modification de l'argument en le déclarant constant.

void f1(string const& texte);  //Pas de copie et pas de modification possible
{
}

Pour l'instant, cela peut vous sembler obscur et plutôt inutile. Dans la partie II de ce cours, nous aborderons la programmation orientée objet et nous utiliserons très souvent cette technique. Vous pourrez toujours revenir lire ces lignes à ce moment-là.

Dans l'introduction, je vous ai dit que le but des fonctions était de pouvoir réutiliser les « briques » déjà créées.

Pour le moment, les fonctions que vous savez créer se situent à côté de la fonction main(). On ne peut donc pas vraiment les réutiliser.

Le C++ permet de découper son programme en plusieurs fichiers sources. Chaque fichier contient une ou plusieurs fonctions. On peut alors inclure les fichiers, et donc les fonctions, dont on a besoin dans différents projets. On a ainsi réellement des briques séparées utilisables pour construire différents programmes.

Les fichiers nécessaires

Pour faire les choses proprement, il ne faut pas un mais deux fichiers :

• un fichier source dont l'extension est .cpp : il contient le code source de la fonction ;

• un fichier d'en-tête dont l'extension est .h : il contient uniquement la description de la fonction, ce qu'on appelle le prototype de la fonction.

Créons donc ces deux fichiers pour notre célèbre fonction ajouteDeux() :

int ajouteDeux(int nombreRecu)
{
    int valeur(nombreRecu + 2);

    return valeur;
}

Le fichier source

C'est le plus simple des deux. Passez par les menus File > New > File. Choisissez ensuite C/C++ source (figure suivante).

Cliquez ensuite sur Go. Comme lors de la création du projet, le programme vous demande alors si vous faites du C ou du C++. Choisissez C++ bien sûr !

Finalement, on vous demande le nom du fichier à créer. Comme pour tout, il vaut mieux choisir un nom intelligent pour ses fichiers. On peut ainsi mieux s'y retrouver. Pour la fonction ajouteDeux(), je choisis le nom math.cpp et je place le fichier dans le même dossier que mon fichier main.cpp.

Cochez ensuite toutes les options (figure suivante).

Cliquez sur Finish. Votre fichier source est maintenant créé. Passons au fichier d'en-tête.

Le fichier d'en-tête

Le début est quasiment identique. Passez par les menus File > New > File. Sélectionnez ensuite C/C++ header (figure suivante).

Dans la fenêtre suivante, indiquez le nom du fichier à créer. Il est conseillé de lui donner le même nom qu'au fichier source mais avec une extension .h au lieu de .cpp. Dans notre cas, ce sera donc math.h. Placez le fichier dans le même dossier que les deux autres.

Ne touchez pas le champ juste en-dessous et n'oubliez pas de cocher toutes les options (figure suivante).

Cliquez sur Finish. Et voilà !

Une fois que les deux fichiers sont créés, vous devriez les voir apparaître dans la colonne de gauche de Code::Blocks (figure suivante).

Déclarer la fonction dans les fichiers

Maintenant que nous avons nos fichiers, il ne reste qu'à les remplir.

Le fichier source

Je vous ai dit que le fichier source contenait la déclaration de la fonction. C'est un des éléments.

L'autre est plus compliqué à comprendre. Le compilateur a besoin de savoir que les fichiers .cpp et .h ont un lien entre eux. Il faut donc commencer le fichier par la ligne suivante :

#include "math.h"

Vous reconnaissez certainement cette ligne. Elle indique que l'on va utiliser ce qui se trouve dans le fichier math.h.

Le fichier math.cpp au complet est donc :

#include "math.h"

int ajouteDeux(int nombreRecu)
{
    int valeur(nombreRecu + 2);

    return valeur;
}

Le fichier d'en-tête

Si vous regardez le fichier qui a été créé, il n'est pas vide ! Il contient trois lignes mystérieuses :

#ifndef MATH_H_INCLUDED
#define MATH_H_INCLUDED

#endif // MATH_H_INCLUDED

Ces lignes sont là pour empêcher le compilateur d'inclure plusieurs fois ce fichier. Le compilateur n'est parfois pas très malin et risque de tourner en rond. Cette astuce évite donc de se retrouver dans cette situation. Il ne faut donc pas toucher ces lignes et surtout, écrire tout le code entre la deuxième et la troisième.

Dans ce fichier, il faut mettre ce qu'on appelle le prototype de la fonction. C'est la première ligne de la fonction, celle qui vient avant les accolades. On copie le texte de cette ligne et on ajoute un point-virgule à la fin.

C'est donc très court. Voici ce que nous obtenons pour notre fonction :

#ifndef MATH_H_INCLUDED
#define MATH_H_INCLUDED

int ajouteDeux(int nombreRecu);

#endif // MATH_H_INCLUDED

Et c'est tout. Il ne nous reste qu'une seule chose à faire : inclure tout cela dans le fichier main.cpp. Si on ne le fait pas, le compilateur ne saura pas où trouver la fonction ajouteDeux() lorsqu'on essaiera de l'utiliser. Il faut donc ajouter la ligne

#include "math.h"

au début de notre programme. Cela donne :

#include <iostream>
#include "math.h"
using namespace std;

int main()
{
    int a(2),b(2);
    cout << "Valeur de a : " << a << endl;
    cout << "Valeur de b : " << b << endl;
    b = ajouteDeux(a);                     //Appel de la fonction
    cout << "Valeur de a : " << a << endl;
    cout << "Valeur de b : " << b << endl;

    return 0;
}

Et voilà ! Nous avons maintenant réellement des briques séparées utilisables dans plusieurs programmes. Si vous voulez utiliser la fonction ajouteDeux() dans un autre projet, il vous suffira de copier les fichiers math.cpp et math.h.

Documenter son code

Avant de terminer ce chapitre, je veux juste vous présenter un point qui peut sembler futile (mais qui ne l'est pas). On vous l'a dit dès le début, il est important de mettre des commentaires dans son programme pour comprendre ce qu'il fait.

C'est particulièrement vrai pour les fonctions puisque vous allez peut-être utiliser des fonctions écrites par d'autres programmeurs. Il est donc important de savoir ce que font ces fonctions sans avoir besoin de lire tout le code ! (Rappelez-vous, le programmeur est fainéant… )

Comme il y a de la place dans les fichiers d'en-tête, on en profite généralement pour y décrire ce que font les fonctions. On y fait généralement figurer trois choses :

1. ce que fait la fonction ;

2. la liste des ses arguments ;

3. la valeur retournée.

Plutôt qu'un long discours, voici ce qu'on pourrait écrire pour la fonction ajouteDeux() :

#ifndef MATH_H_INCLUDED
#define MATH_H_INCLUDED

/*
 * Fonction qui ajoute 2 au nombre reçu en argument
 * - nombreRecu : Le nombre auquel la fonction ajoute 2
 * Valeur retournée : nombreRecu + 2
 */
int ajouteDeux(int nombreRecu);

#endif // MATH_H_INCLUDED

Bien sûr, dans ce cas, le descriptif est très simple. Mais c'est une habitude qu'il faut prendre. C'est d'ailleurs tellement courant de mettre des commentaires dans les fichiers .h qu'il existe des systèmes quasi-automatiques qui génèrent des sites web ou des livres à partir de ces commentaires.

Le célèbre système doxygen utilise par exemple la notation suivante :

/**
 * \brief Fonction qui ajoute 2 au nombre reçu en argument
 * \param nombreRecu  Le nombre auquel la fonction ajoute 2
 * \return nombreRecu + 2
 */
int ajouteDeux(int nombreRecu);

Pour l'instant, cela peut vous paraître un peu inutile mais vous verrez dans la partie III de ce cours qu'avoir une bonne documentation est essentiel. À vous de choisir la notation que vous préférez.

Les arguments de fonctions, vous commencez à connaître. Je vous en parle depuis le début du chapitre. Lorsque une fonction a trois arguments, il faut lui fournir trois valeurs pour qu'elle puisse fonctionner.

Eh bien, je vais vous montrer que ce n'est pas toujours le cas.

Voyons tout cela avec la fonction suivante :

int nombreDeSecondes(int heures, int minutes, int secondes)
{
    int total = 0;

    total = heures * 60 * 60;
    total += minutes * 60;
    total += secondes;

    return total;
}

Cette fonction calcule un nombre de secondes en fonction d'un nombre d'heures, de minutes et de secondes qu'on lui transmet. Rien de bien compliqué !

Les variables heures, minutes et secondes sont les paramètres de la fonction nombreDeSecondes(). Ce sont des valeurs qu'elle reçoit, celles avec lesquelles elle va travailler.

Mais cela, vous le savez déjà.

Les valeurs par défaut

La nouveauté, c'est qu'on peut donner des valeurs par défaut à certains paramètres des fonctions. Ainsi, lorsqu'on appelle une fonction, on ne sera pas obligé d'indiquer à chaque fois tous les paramètres !

Pour bien voir comment on doit procéder, on va regarder le code complet. J'aimerais que vous l'écriviez dans votre IDE pour faire les tests en même temps que moi :

#include <iostream>

using namespace std;

// Prototype de la fonction
int nombreDeSecondes(int heures, int minutes, int secondes);

// Main
int main()
{
    cout << nombreDeSecondes(1, 10, 25) << endl;

    return 0;
}

// Définition de la fonction
int nombreDeSecondes(int heures, int minutes, int secondes)
{
    int total = 0;

    total = heures * 60 * 60;
    total += minutes * 60;
    total += secondes;

    return total;
}

Ce code donne le résultat suivant :

4225

Sachant que 1 heure = 3600 secondes, 10 minutes = 600 secondes, 25 secondes =… 25 secondes, le résultat est logique car $3600 + 600 + 25 = 4225$.

Bref, tout va bien.

Maintenant, supposons que l'on veuille rendre certains paramètres facultatifs, par exemple parce qu'on utilise en pratique plus souvent les heures que le reste.

On va devoir modifier le prototype de la fonction (et non sa définition, attention).

Indiquez la valeur par défaut que vous voulez donner aux paramètres s'ils ne sont pas renseignés lors de l'appel à la fonction :

int nombreDeSecondes(int heures, int minutes = 0, int secondes = 0);

Dans cet exemple, seul le paramètre heures sera obligatoire, les deux autres étant désormais facultatifs. Si on ne renseigne pas les minutes et les secondes, les variables correspondantes vaudront alors 0 dans la fonction.

Voici le code complet que vous devriez avoir sous les yeux :

#include <iostream>

using namespace std;

// Prototype avec les valeurs par défaut
int nombreDeSecondes(int heures, int minutes = 0, int secondes = 0);

// Main
int main()
{
    cout << nombreDeSecondes(1, 10, 25) << endl;

    return 0;
}

// Définition de la fonction, SANS les valeurs par défaut
int nombreDeSecondes(int heures, int minutes, int secondes)
{
    int total = 0;

    total = heures * 60 * 60;
    total += minutes * 60;
    total += secondes;

    return total;
}

Bon, ce code ne change pas beaucoup du précédent. À part les valeurs par défaut dans le prototype, rien n'a été modifié (et le résultat à l'écran sera toujours le même).

La nouveauté maintenant, c'est qu'on peut supprimer des paramètres lors de l'appel de la fonction (ici dans le main()). On peut par exemple écrire :

cout << nombreDeSecondes(1) << endl;

Le compilateur lit les paramètres de gauche à droite. Comme il n'y en a qu'un et que seules les heures sont obligatoires, il devine que la valeur 1 correspond à un nombre d'heures.

Le résultat à l'écran sera le suivant :

3600

Mieux encore, vous pouvez indiquer seulement les heures et les minutes si vous le désirez :

cout << nombreDeSecondes(1, 10) << endl;

4200

Tant que vous indiquez au moins les paramètres obligatoires, il n'y a pas de problème.

Cas particuliers, attention danger

Bon, mine de rien il y a quand même quelques pièges, ce n'est pas si simple que cela !

On va voir ces pièges sous la forme de questions / réponses :

Tel quel, c'est impossible. En effet, je vous l'ai dit plus haut, le compilateur analyse les paramètres de gauche à droite. Le premier correspondra forcément aux heures, le second aux minutes et le troisième aux secondes.

Vous ne pouvez PAS écrire :

cout << nombreDeSecondes(1,,25) << endl;

C'est interdit ! Si vous le faites, le compilateur vous fera comprendre qu'il n'apprécie guère vos manœuvres. C'est ainsi : en C++, on ne peut pas « sauter » des paramètres, même s'ils sont facultatifs. Si vous voulez indiquer le premier et le dernier paramètre, il vous faudra obligatoirement spécifier ceux du milieu. On devra donc écrire :

cout << nombreDeSecondes(1, 0, 25) << endl;

Si le prototype est défini dans le même ordre que tout à l'heure : non.
Les paramètres facultatifs doivent obligatoirement se trouver à la fin (à droite).

Ce code ne compilera donc pas :

int nombreDeSecondes(int heures = 0, int minutes, int secondes);
//Erreur, les paramètres par défaut doivent être à droite

La solution, pour régler ce problème, consiste à placer le paramètre heures à la fin :

int nombreDeSecondes(int secondes, int minutes, int heures = 0);
//OK

Oui, cela ne pose pas de problème :

int nombreDeSecondes(int heures = 0, int minutes = 0, int secondes = 0);

Dans ce cas, l'appel de la fonction pourra s'écrire comme ceci :

cout << nombreDeSecondes() << endl;

Le résultat renvoyé sera bien entendu 0 dans le cas ci-dessus.

Règles à retenir

En résumé, il y a 2 règles que vous devez retenir pour les valeurs par défaut :

• seul le prototype doit contenir les valeurs par défaut (pas la définition de la fonction) ;

• les valeurs par défaut doivent se trouver à la fin de la liste des paramètres (c'est-à-dire à droite).

En résumé

• Une fonction est une portion de code contenant des instructions et ayant un rôle précis.

• Tous les programmes ont au moins une fonction : main(). C'est celle qui s'exécute au démarrage du programme.

• Découper son programme en différentes fonctions ayant chacune un rôle différent permet une meilleure organisation.

• Une même fonction peut être appelée plusieurs fois au cours de l'exécution d'un programme.

• Une fonction peut recevoir des informations en entrée (appelées arguments) et renvoyer un résultat en sortie grâce à return.

• Les fonctions peuvent recevoir des références en argument pour modifier directement une information précise en mémoire.

• Lorsque le programme grossit, il est conseillé de créer plusieurs fichiers regroupant des fonctions. Les fichiers .cpp contiennent les définitions des fonctions et les fichiers .h, plus courts, contiennent leurs prototypes. Les fichiers .h permettent d'annoncer l'existence des fonctions à l'ensemble des autres fichiers du programme.

Je vous ai parlé dans l'introduction de l'intérêt des tableaux pour le stockage de plusieurs variables de même type. Voyons cela avec un exemple bien connu, la liste des meilleurs scores du jeu révolutionnaire que vous allez créer un jour.

Un exemple d'utilisation

Si vous voulez afficher la liste des 5 meilleurs scores des joueurs, il va vous falloir en réalité deux listes : la liste des noms de joueurs et la liste des scores qu'ils ont obtenus. Nous allons donc devoir déclarer 10 variables pour mettre toutes ces informations dans la mémoire de l'ordinateur. On aura par exemple :

string nomMeilleurJoueur1("Nanoc");
string nomMeilleurJoueur2("M@teo21");
string nomMeilleurJoueur3("Albert Einstein");
string nomMeilleurJoueur4("Isaac Newton");
string nomMeilleurJoueur5("Archimede");

int meilleurScore1(118218);
int meilleurScore2(100432);
int meilleurScore3(87347);
int meilleurScore4(64523);
int meilleurScore5(31415);

Et pour afficher tout cela, il va aussi falloir pas mal de travail.

cout << "1) " << nomMeilleurJoueur1 << " " << meilleurScore1 << endl;
cout << "2) " << nomMeilleurJoueur2 << " " << meilleurScore2 << endl;
cout << "3) " << nomMeilleurJoueur3 << " " << meilleurScore3 << endl;
cout << "4) " << nomMeilleurJoueur4 << " " << meilleurScore4 << endl;
cout << "5) " << nomMeilleurJoueur5 << " " << meilleurScore5 << endl;

Cela fait énormément de lignes ! Imaginez maintenant que vous vouliez afficher les 100 meilleurs scores et pas seulement les 5 meilleurs. Ce serait terrible, il faudrait déclarer 200 variables et écrire 100 lignes quasiment identiques pour l'affichage ! Autant arrêter tout de suite, c'est beaucoup trop de travail.

C'est là qu'interviennent les tableaux : nous allons pouvoir déclarer les 100 meilleurs scores et les noms des 100 meilleurs joueurs d'un seul coup. On va créer une seule case dans la mémoire qui aura de la place pour contenir les 100 int qu'il nous faut et une deuxième pour contenir les 100 string. Magique non ?

Dans cet exemple, nous avons besoin de 100 variables, c'est-à-dire 100 places dans le tableau. C'est ce qu'on appelle, en termes techniques, la taille du tableau. Si la taille du tableau reste inchangée et est fixée dans le code source, alors on parle d'un tableau statique. Parfait ! C'est ce dont nous avons besoin pour notre liste des 100 meilleurs scores.

Déclarer un tableau statique

Comme toujours en C++, une variable est composée d'un nom et d'un type. Comme les tableaux sont des variables, cette règle reste valable. Il faut juste ajouter une propriété supplémentaire, la taille du tableau. Autrement dit, le nombre de compartiments que notre case mémoire va pouvoir contenir.

La déclaration d'un tableau est très similaire à celle d'une variable (figure suivante).

On indique le type, puis le nom choisi et enfin, entre crochets, la taille du tableau. Voyons cela avec un exemple.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   int meilleurScore[5];       //Déclare un tableau de 5 int 

   double anglesTriangle[3];   //Déclare un tableau de 3 double

   return 0;
}

Voyons à quoi ressemble la mémoire avec un de nos schémas habituels (figure suivante).

On retrouve les deux zones mémoires avec leurs étiquettes mais, cette fois, chaque zone est découpée en cases : trois cases pour le tableau anglesTriangle et cinq cases pour le tableau meilleurScore. Pour l'instant, aucune de ces cases n'est initialisée. Leur contenu est donc quelconque.

Il est également possible de déclarer un tableau en utilisant comme taille une constante de type int ou unsigned int. On indique simplement le nom de la constante entre les crochets, à la place du nombre.

int const tailleTableau(20);   //La taille du tableau
double anglesIcosagone[tailleTableau];

Je vous conseille de toujours utiliser des constantes pour exprimer les tailles de vos tableaux plutôt que d'indiquer directement la taille entre les crochets. C'est une bonne habitude à prendre.

Bon. Nous avons de la place dans la mémoire. Il ne nous reste plus qu'à l'utiliser.

Accéder aux éléments d'un tableau

Chaque case d'un tableau peut être utilisée comme n'importe quelle autre variable, il n'y a aucune différence. Il faut juste y accéder d'une manière un peu spéciale. On doit indiquer le nom du tableau et le numéro de la case. Dans le tableau meilleurScore, on a accès à cinq variables : la première case de meilleurScore, la deuxième, etc, jusqu'à la cinquième.

Pour accéder à une case, on utilise la syntaxe nomDuTableau[numeroDeLaCase]. Il y a simplement une petite subtilité : la première case possède le numéro 0 et pas 1. Tout est en quelque sorte décalé de 1. Pour accéder à la troisième case de meilleurScore et y stocker une valeur, il faudra donc écrire :

meilleurScore[2] = 5;

En effet, 3-1=2 ; la troisième case possède donc le numéro 2. Si je veux remplir mon tableau des meilleurs scores comme dans l'exemple initial, je peux donc écrire :

int const nombreMeilleursScores(5);           //La taille du tableau

int meilleursScores[nombreMeilleursScores];   //Déclaration du tableau

meilleursScores[0] = 118218;  //Remplissage de la première case
meilleursScores[1] = 100432;  //Remplissage de la deuxième case
meilleursScores[2] = 87347;   //Remplissage de la troisième case
meilleursScores[3] = 64523;   //Remplissage de la quatrième case
meilleursScores[4] = 31415;   //Remplissage de la cinquième case

Parcourir un tableau

Le gros point fort des tableaux, c'est qu'on peut les parcourir en utilisant une boucle. On peut ainsi effectuer une action sur chacune des cases d'un tableau, l'une après l'autre : par exemple afficher le contenu des cases.

On connaît a priori le nombre de cases du tableau, on peut donc utiliser une boucle for. Nous allons pouvoir utiliser la variable i de la boucle pour accéder au ième élément du tableau. C'est fou, on dirait que c'est fait pour !

int const nombreMeilleursScores(5);           //La taille du tableau
int meilleursScores[nombreMeilleursScores];   //Déclaration du tableau

meilleursScores[0] = 118218;  //Remplissage de la première case
meilleursScores[1] = 100432;  //Remplissage de la deuxième case
meilleursScores[2] = 87347;   //Remplissage de la troisième case
meilleursScores[3] = 64523;   //Remplissage de la quatrième case
meilleursScores[4] = 31415;   //Remplissage de la cinquième case

for(int i(0); i<nombreMeilleursScores; ++i)
{ 
    cout << meilleursScores[i] << endl;
}

La variable i prend successivement les valeurs 0, 1, 2, 3 et 4, ce qui veut dire que les valeurs de meilleursScores[0], puis meilleursScores[1], etc. sont envoyées dans cout.

Vous allez voir, le couple tableau / boucle for va devenir votre nouveau meilleur ami. En tout cas, je l'espère : c'est un outil très puissant.

Un petit exemple

Allez, je vous propose un petit exemple légèrement plus complexe. Nous allons utiliser le C++ pour calculer la moyenne de vos notes de l'année. Je vous propose de mettre toutes vos notes dans un tableau et d'utiliser une boucle for pour le calcul de la moyenne. Voyons donc tout cela étape par étape.

La première étape consiste à déclarer un tableau pour stocker les notes. Comme ce sont des nombres à virgule, il nous faut des double.

int const nombreNotes(6);
double notes[nombreNotes];

La deuxième étape consiste à remplir ce tableau avec vos notes. J'espère que vous savez encore comment faire !

int const nombreNotes(6);
double notes[nombreNotes];

notes[0] = 12.5;
notes[1] = 19.5;  //Bieeeen !
notes[2] = 6.;    //Pas bien !
notes[3] = 12;
notes[4] = 14.5;
notes[5] = 15;

Pour calculer la moyenne, il nous faut additionner toutes les notes puis diviser le résultat obtenu par le nombre de notes. Nous connaissons déjà le nombre de notes, puisque nous avons la constante nombreNotes. Il ne reste donc qu'à déclarer une variable pour contenir la moyenne.

Le calcul de la somme s'effectue dans une boucle for qui parcourt toutes les cases du tableau.

double moyenne(0);
for(int i(0); i<nombreNotes; ++i)
{
   moyenne += notes[i];   //On additionne toutes les notes
}
//En arrivant ici, la variable moyenne contient la somme des notes (79.5)
//Il ne reste donc qu'à diviser par le nombre de notes
moyenne /= nombreNotes;

Avec une petite ligne pour l'affichage de la valeur, on obtient le résultat voulu : un programme qui calcule la moyenne de vos notes.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   int const nombreNotes(6);
   double notes[nombreNotes];

   notes[0] = 12.5;
   notes[1] = 19.5;  //Bieeeen !
   notes[2] = 6.;    //Pas bien !
   notes[3] = 12;
   notes[4] = 14.5;
   notes[5] = 15;
   
   double moyenne(0);
   for(int i(0); i<nombreNotes; ++i)
   {
      moyenne += notes[i];   //On additionne toutes les notes
   }
   //En arrivant ici, la variable moyenne contient la somme des notes (79.5)
   //Il ne reste donc qu'à diviser par le nombre de notes
   moyenne /= nombreNotes;
   
   cout << "Votre moyenne est : " << moyenne << endl;

   return 0;
}

Voyons ce que cela donne quand on l'exécute :

Votre moyenne est : 13.25

Et cela marche ! Mais vous n'en doutiez pas, bien sûr ?

Les tableaux et les fonctions

Ah ! Les fonctions. Vous n'avez pas oublié ce que c'est j'espère. Il faut quand même que je vous en reparle un peu. Comme vous allez le voir, les tableaux et les fonctions ne sont pas les meilleurs amis du monde.

La première restriction est qu'on ne peut pas écrire une fonction qui renvoie un tableau statique. C'est impossible.

La deuxième restriction est qu'un tableau statique est toujours passé par référence. Et il n'y a pas besoin d'utiliser l'esperluette (&) : c'est fait automatiquement. Cela veut dire que, lorsqu'on passe un tableau à une fonction, cette dernière peut le modifier.

Voici donc une fonction qui reçoit un tableau en argument.

void fonction(double tableau[])
{
    //…
}

Mais ce n'est pas tout ! Très souvent, on veut parcourir le tableau, avec une boucle for par exemple. Il nous manque une information cruciale. Vous voyez laquelle ?

La taille ! À l'intérieur de la fonction précédente, il n'y a aucun moyen de connaître la taille du tableau ! Il faut donc impérativement ajouter un deuxième argument contenant la taille. Cela donne :

void fonction(double tableau[], int tailleTableau)
{
    //…
}

Oui, je sais c'est ennuyeux. Mais il ne faut pas vous en prendre à moi, je n'ai pas créé le langage.

Pour vous entraîner, je vous propose d'écrire une fonction moyenne() qui calcule la moyenne des valeurs d'un tableau.

Voici ma version :

/*
 *  Fonction qui calcule la moyenne des éléments d'un tableau
 *  - tableau: Le tableau dont on veut la moyenne
 *  - tailleTableau: La taille du tableau
 */
double moyenne(double tableau[], int tailleTableau)
{
   double moyenne(0);
   for(int i(0); i<tailleTableau; ++i)
   {
      moyenne += tableau[i];   //On additionne toutes les valeurs
   }
   moyenne /= tailleTableau;

   return moyenne;
}

Assez parlé de ces tableaux. Passons à la suite.

Je vous avais dit que nous allions parler de deux sortes de tableaux : ceux dont la taille est fixée et ceux dont la taille peut varier, les tableaux dynamiques. Certaines choses sont identiques, ce qui va nous éviter de tout répéter.

Déclarer un tableau dynamique

La première différence se situe au tout début de votre programme. Il faut ajouter la ligne #include <vector> pour utiliser ces tableaux.

La deuxième grosse différence se situe dans la manière de déclarer un tableau. On utilise la syntaxe présentée en figure suivante.

Par exemple, pour un tableau de 5 entiers, on écrit :

#include <iostream>
#include <vector> //Ne pas oublier !
using namespace std;

int main()
{
   vector<int> tableau(5);

   return 0;
}

Il faut ici remarquer trois choses :

1. le type n'est pas le premier mot de la ligne, contrairement aux autres variables ;

2. on utilise une notation bizarre avec un chevron ouvrant et un chevron fermant ;

3. on écrit la taille entre parenthèses et non entre crochets.

Cela veut dire que les choses ne ressemblent pas vraiment aux tableaux statiques. Cependant, vous allez voir que, pour parcourir le tableau, le principe est similaire.

Mais avant cela, il y a deux astuces bien pratiques à savoir.

On peut directement remplir toutes les cases du tableau en ajoutant un deuxième argument entre les parenthèses :

vector<int> tableau(5, 3);  //Crée un tableau de 5 entiers valant tous 3
vector<string> listeNoms(12, "Sans nom");
//Crée un tableau de 12 strings valant toutes « Sans nom »

On peut déclarer un tableau sans cases en ne mettant pas de parenthèses du tout :

vector<double> tableau; //Crée un tableau de 0 nombre à virgule

Rappelez-vous que ce sont des tableaux dont la taille peut varier. On peut donc ajouter des cases par la suite. Attendez un peu et vous saurez tout.

Accéder aux éléments d'un tableau

La déclaration était très différente des tableaux statiques. Par contre, l'accès est exactement identique. On utilise à nouveau les crochets et la première case possède aussi le numéro 0.

On peut donc réécrire l'exemple de la section précédente avec un vector :

int const nombreMeilleursScores(5);  //La taille du tableau

vector<int> meilleursScores(nombreMeilleursScores);  //Déclaration du tableau

meilleursScores[0] = 118218;  //Remplissage de la première case
meilleursScores[1] = 100432;  //Remplissage de la deuxième case
meilleursScores[2] = 87347;   //Remplissage de la troisième case
meilleursScores[3] = 64523;   //Remplissage de la quatrième case
meilleursScores[4] = 31415;   //Remplissage de la cinquième case

Là, je crois qu'on ne peut pas faire plus facile.

Changer la taille

Entrons maintenant dans le vif du sujet : faire varier la taille d'un tableau. Commençons par ajouter des cases à la fin d'un tableau.

Il faut utiliser la fonction push_back(). On écrit le nom du tableau, suivi d'un point et du mot push_back avec, entre parenthèses, la valeur qui va remplir la nouvelle case.

vector<int> tableau(3,2);  //Un tableau de 3 entiers valant tous 2
tableau.push_back(8);
//On ajoute une 4ème case au tableau qui contient la valeur 8

Voyons de plus près ce qui se passe dans la mémoire (figure suivante).

Une case supplémentaire a été ajoutée au bout du tableau, de manière automatique. C'est fou ce que cela peut être intelligent un ordinateur parfois.

Et bien sûr on peut ajouter beaucoup de cases à la suite les unes des autres.

vector<int> tableau(3,2); //Un tableau de 3 entiers valant tous 2
tableau.push_back(8);  //On ajoute une 4ème case qui contient la valeur 8
tableau.push_back(7);  //On ajoute une 5ème case qui contient la valeur 7
tableau.push_back(14); //Et encore une avec le nombre 14 cette fois

//Le tableau contient maintenant les nombres : 2 2 2 8 7 14

Non ! Bien sûr que non. Les créateurs du C++ ont pensé à tout.

On peut supprimer la dernière case d'un tableau en utilisant la fonction pop_back() de la même manière que push_back(), sauf qu'il n'y a rien à mettre entre les parenthèses.

vector<int> tableau(3,2); //Un tableau de 3 entiers valant tous 2
tableau.pop_back(); //Et hop ! Plus que 2 cases
tableau.pop_back(); //Et hop ! Plus que 1 case

Je crois que je n'ai pas besoin d'en dire plus sur ce sujet.

Il nous reste quand même un petit problème à régler. Comme la taille peut changer, on ne sait pas de manière certaine combien d'éléments contient un tableau. Heureusement, il y a une fonction pour cela : size(). Avec tableau.size(), on récupère un entier correspondant au nombre d'éléments de tableau.

vector<int> tableau(5,4); //Un tableau de 5 entiers valant tous 4
int const taille(tableau.size());
//Une variable qui contient la taille du tableau
//La taille peut varier mais la valeur de cette variable ne changera pas
//On utilise donc une constante
//À partir d'ici, la constante 'taille' vaut donc 5

Retour sur l'exercice

Je crois que le mieux, pour se mettre tout cela en tête, est de reprendre l'exercice du calcul des moyennes mais en le réécrivant à la « sauce vector ».

Je vous laisse essayer. Si vous n'y arrivez pas, voici ma solution :

#include <iostream>
#include <vector> //Ne pas oublier !
using namespace std;

int main()
{
   vector<double> notes; //Un tableau vide

   notes.push_back(12.5);  //On ajoute des cases avec les notes
   notes.push_back(19.5);
   notes.push_back(6);
   notes.push_back(12);
   notes.push_back(14.5);
   notes.push_back(15);
   
   double moyenne(0);
   for(int i(0); i<notes.size(); ++i)
   //On utilise notes.size() pour la limite de notre boucle
   {
      moyenne += notes[i];   //On additionne toutes les notes
   }

   moyenne /= notes.size();
   //On utilise à nouveau notes.size() pour obtenir le nombre de notes
   
   cout << "Votre moyenne est : " << moyenne << endl;

   return 0;
}

On a écrit deux programmes qui font exactement la même chose de deux manières différentes. C'est très courant, il y a presque toujours plusieurs manières de faire les choses. Chacun choisit celle qu'il préfère.

Les vector et les fonctions

Passer un tableau dynamique en argument à une fonction est beaucoup plus simple que pour les tableaux statiques. Comme pour n'importe quel autre type, il suffit de mettre vector<type> en argument. Et c'est tout. Grâce à la fonction size(), il n'y a même pas besoin d'ajouter un deuxième argument pour la taille du tableau !

Cela donne tout simplement :

//Une fonction recevant un tableau d'entiers en argument
void fonction(vector<int> a)
{
    //…
}

Simple non ? Mais on peut quand même faire mieux. Je vous ai parlé, au chapitre précédent, du passage par référence constante pour optimiser la copie. En effet, si le tableau contient beaucoup d'éléments, le copier prendra du temps. Il vaut donc mieux utiliser cette astuce, ce qui donne :

//Une fonction recevant un tableau d'entiers en argument
void fonction(vector<int> const& a)
{
    //…
}

Je vous ai dit en début de chapitre que l'on pouvait créer des tableaux de n'importe quoi. Des tableaux d'entiers, des tableaux de strings, et ainsi de suite. On peut donc créer des tableaux… de tableaux !

Je vous vois d'ici froncer les sourcils et vous demander à quoi cela peut bien servir. Une fois n'est pas coutume, je vous propose de commencer par visualiser la mémoire (figure suivante). Vous verrez peut-être l'intérêt de ce concept pour le moins bizarre.

La grosse case jaune représente, comme à chaque fois, une variable. Cette fois, c'est un tableau de 5 éléments dont j'ai représenté les cases en utilisant des lignes épaisses. À l'intérieur de chacune des cases, on trouve un petit tableau de 4 éléments dont on ne connaît pas la valeur.

Mais, si vous regardez attentivement les points d'interrogation, vous pouvez voir une grille régulière ! Un tableau de tableau est donc une grille de variables. Et là, je pense que vous trouvez cela tout de suite moins bizarre.

Déclaration d'un tableau multi-dimensionnel

Pour déclarer un tel tableau, il faut indiquer les dimensions les unes après les autres entre crochets :

type nomTableau[tailleX][tailleY]

Donc pour reproduire le tableau du schéma, on doit déclarer le tableau suivant :

int tableau[5][4];

Ou encore mieux, en déclarant des constantes :

int const tailleX(5);
int const tailleY(4);
int tableau[tailleX][tailleY];

Et c'est tout ! C'est bien le C++, non ?

Accéder aux éléments

Je suis sûr que je n'ai pas besoin de vous expliquer la suite. Vous avez sûrement deviné tout seul. Pour accéder à une case de notre grille, il faut indiquer la position en X et en Y de la case voulue.

Par exemple tableau[0][0] accède à la case en-bas à gauche de la grille. tableau[0][1] correspond à celle qui se trouve juste au dessus, alors que tableau[1][0] se situe directement à sa droite.

Il s'agit de la dernière case dans la direction horizontale. Entre les premiers crochets, il faut donc mettre tailleX-1, c'est-à-dire 4. C'est également la dernière case selon l'axe vertical : par conséquent, entre les seconds crochets, il faut spécifier tailleY-1. Ainsi, cela donne tableau[4][3].

Aller plus loin

On peut bien sûr aller encore plus loin et créer des grilles tri-dimensionnelles, voire même plus. On peut tout à fait déclarer une variable comme ceci :

double grilleExtreme[5][4][6][2][7];

Mais là, il ne faudra pas me demander un dessin. Je vous rassure quand même, il est rare de devoir utiliser des grilles à plus de 3 dimensions. Ou alors, c'est que vous prévoyez de faire des programmes vraiment compliqués. %les grilles à 3D sont quand même assez courantes, pour des simulateurs 3D (avion, snowspeeder, etc. ;-) et pour tout ce qui touche à la physique : représentation de l'espace, d'une vitesse, d'une accélération, d'une force, d'un tenseur, etc.

Avant de terminer ce chapitre, il faut quand même que je vous fasse une petite révélation. Les chaînes de caractères sont en fait des tableaux !

On ne le voit pas lors de la déclaration, c'est bien caché. Mais il s'agit en fait d'un tableau de lettres. Il y a même beaucoup de points communs avec les vector.

Accéder aux lettres

L'intérêt de voir une chaîne de caractères comme un tableau de lettres, c'est qu'on peut accéder à ces lettres et les modifier. Et je ne vais pas vous surprendre, on utilise aussi les crochets.

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

int main()
{
   string nomUtilisateur("Julien");
   cout << "Vous etes " << nomUtilisateur << "." <<endl;

   nomUtilisateur[0] = 'L';  //On modifie la première lettre
   nomUtilisateur[2] = 'c';  //On modifie la troisième lettre

   cout << "Ah non, vous etes " << nomUtilisateur << "!" << endl;

   return 0;
}

Testons pour voir :

Vous etes Julien.
Ah non, vous etes Lucien!

C'est fort ! Mais on peut faire encore mieux…

Les fonctions

On peut également utiliser size() pour connaître le nombre de lettres et push_back() pour ajouter des lettres à la fin. La encore, c'est comme avec vector.

string texte("Portez ce whisky au vieux juge blond qui fume.");  //46 caractères
cout << "Cette phrase contient " << texte.size() << " lettres." << endl;

Mais contrairement aux tableaux, on peut ajouter plusieurs lettres d'un coup. Et on utilise le +=.

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

int main()
{
   string prenom("Albert"); 
   string nom("Einstein");
   
   string total;    //Une chaîne vide
   total += prenom; //On ajoute le prénom à la chaîne vide
   total += " ";    //Puis un espace
   total += nom;    //Et finalement le nom de famille

   cout << "Vous vous appelez " << total << "." << endl; 

   return 0;
}

Cela donne bien sûr :

Vous vous appelez Albert Einstein.

C'est fou ce que c'est bien le C++ parfois !

En résumé

• Les tableaux sont des successions de variables en mémoire. Un tableau à 4 cases correspond donc en mémoire à 4 variables les unes à la suite des autres.

• Un tableau s'initialise comme ceci : int meilleurScore[4]; (pour 4 cases).

• La première case est toujours numérotée 0 (meilleurScore[0]).

• Si la taille du tableau est susceptible de varier, créez un tableau dynamique de type vector : vector<int> tableau(5);.

• On peut créer des tableaux multi-dimensionnels. Par exemple, int tableau[5][4]; revient à créer un tableau de 5 lignes et 4 colonnes.

• Les chaînes de caractères string peuvent être considérées comme des tableaux. Chacune des cases correspond à un caractère.

La première chose à faire quand on veut manipuler des fichiers, c'est de les ouvrir. Eh bien en C++, c'est la même chose.

Une fois le fichier ouvert, tout se passe comme pour cout et cin. Nous allons, par exemple, retrouver les chevrons << et >>. Faites-moi confiance, vous allez rapidement vous y retrouver.

On parle de flux pour désigner les moyens de communication d'un programme avec l'extérieur. Dans ce chapitre, nous allons donc parler des flux vers les fichiers. Mais dites simplement « lire et modifier des fichiers » quand vous n'êtes pas dans une soirée de programmeurs. ;)

L'en-tête fstream

Comme d'habitude en C++, quand on a besoin d'une fonctionnalité, il faut commencer par inclure le bon fichier d'en-tête. Pour les fichiers, il faut spécifier #include <fstream> en-haut de notre code source.

La principale différence est qu'il faut un flux par fichier. Voyons comment créer un flux sortant, c'est-à-dire un flux permettant d'écrire dans un fichier.

Ouvrir un fichier en écriture

Les flux sont en réalité des objets. Souvenez-vous que le C++ est un langage orienté objet. Voici donc un de ces fameux objets.

N'ayez pas peur, il y aura plusieurs chapitres pour en parler. Pour l'instant, voyez cela comme de grosses variables améliorées. Ces objets contiennent beaucoup d'informations sur les fichiers ouverts et proposent des fonctionnalités comme fermer le fichier, retourner au début et bien d'autres encore.

L'important pour nous est que l'on déclare un flux exactement de la même manière qu'une variable, une variable dont le type serait ofstream et dont la valeur serait le chemin d'accès du fichier à lire.

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

int main()
{
   ofstream monFlux("C:/Nanoc/scores.txt");
   //Déclaration d'un flux permettant d'écrire dans le fichier
   // C:/Nanoc/scores.txt
   return 0;
}

J'ai indiqué entre guillemets le chemin d'accès au fichier. Ce chemin doit prendre l'une ou l'autre des deux formes suivantes :

• Un chemin absolu, c'est-à-dire montrant l'emplacement du fichier depuis la racine du disque. Par exemple : C:/Nanoc/C++/Fichiers/scores.txt.

• Un chemin relatif, c'est-à-dire montrant l'emplacement du fichier depuis l'endroit où se situe le programme sur le disque. Par exemple : Fichiers/scores.txt si mon programme se situe dans le dossier C:/Nanoc/C++/.

À partir de là, on peut utiliser le flux pour écrire dans le fichier.

Le plus souvent, le nom du fichier est contenu dans une chaîne de caractères string. Dans ce cas, il faut utiliser la fonction c_str() lors de l'ouverture du fichier.

string const nomFichier("C:/Nanoc/scores.txt");

ofstream monFlux(nomFichier.c_str());
//Déclaration d'un flux permettant d'écrire dans un fichier.

Des problèmes peuvent survenir lors de l'ouverture d'un fichier, si le fichier ne vous appartient pas ou si le disque dur est plein par exemple. C'est pour cela qu'il faut toujours tester si tout s'est bien passé. On utilise pour cela la syntaxe if(monFlux). Si ce test n'est pas vrai, alors c'est qu'il y a eu un problème et que l'on ne peut pas utiliser le fichier.

ofstream monFlux("C:/Nanoc/scores.txt");  //On essaye d'ouvrir le fichier

if(monFlux)  //On teste si tout est OK
{
    //Tout est OK, on peut utiliser le fichier
}
else
{
    cout << "ERREUR: Impossible d'ouvrir le fichier." << endl;
}

Tout est donc prêt pour l'écriture. Et vous allez voir que ce n'est pas vraiment nouveau.

Écrire dans un flux

Je vous avais dit que tout était comme pour cout. C'est donc sans surprise que je vous présente le moyen d'envoyer des informations dans un flux : ce sont les chevrons (<<) qu'il faut utiliser.

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    string const nomFichier("C:/Nanoc/scores.txt");
    ofstream monFlux(nomFichier.c_str());

    if(monFlux)    
    {
        monFlux << "Bonjour, je suis une phrase écrite dans un fichier." << endl;
        monFlux << 42.1337 << endl;
        int age(23);
        monFlux << "J'ai " << age << " ans." << endl;
    }
    else
    {
        cout << "ERREUR: Impossible d'ouvrir le fichier." << endl;
    }
    return 0;
}

Si j'exécute ce programme, je retrouve ensuite sur mon disque un fichier scores.txt dont le contenu est présenté en figure suivante.

Essayez par vous-mêmes !

Vous pouvez par exemple écrire un programme qui demande à l'utilisateur son nom et son âge et qui écrit ces données dans un fichier.

Les différents modes d'ouverture

Il ne nous reste plus qu'un petit point à régler.

Il sera supprimé et remplacé par ce que vous écrivez, ce qui est problématique si l'on souhaite ajouter des informations à la fin d'un fichier pré-existant. Pensez par exemple à un fichier qui contiendrait la liste des actions effectuées par l'utilisateur : on ne veut pas tout effacer à chaque fois, on veut juste y ajouter des lignes.

Pour pouvoir écrire à la fin d'un fichier, il faut le spécifier lors de l'ouverture en ajoutant un deuxième paramètre à la création du flux : ofstream monFlux("C:/Nanoc/scores.txt", ios::app);.

Avec cela, plus de problème d'écrasement des données : tout ce qui sera écrit sera ajouté à la fin.

Nous avons appris à écrire dans un fichier, voyons maintenant comment fonctionne la lecture d'un fichier. Vous allez voir, ce n'est pas très différent de ce que vous connaissez déjà.

Ouvrir un fichier en lecture…

Le principe est exactement le même : on va simplement utiliser un ifstream au lieu d'un ofstream. Il faut également tester l'ouverture, afin d'éviter les erreurs.

ifstream monFlux("C:/Nanoc/C++/data.txt");  //Ouverture d'un fichier en lecture

if(monFlux)
{
    //Tout est prêt pour la lecture.
}
else
{
    cout << "ERREUR: Impossible d'ouvrir le fichier en lecture." << endl;
}

Rien de bien nouveau.

… et le lire

Il y a trois manières différentes de lire un fichier :

1. Ligne par ligne, en utilisant getline() ;

2. Mot par mot, en utilisant les chevrons >> ;

3. Caractère par caractère, en utilisant get().

Voyons ces trois méthodes en détail.

Lire ligne par ligne

La première méthode permet de récupérer une ligne entière et de la stocker dans une chaîne de caractères.

string ligne;
getline(monFlux, ligne); //On lit une ligne complète

Le fonctionnement est exactement le même qu'avec cin. Vous savez donc déjà tout.

Lire mot par mot

La deuxième manière de faire, vous la connaissez aussi. Comme je suis gentil, je vous propose quand même un petit rappel.

double nombre;
monFlux >> nombre; //Lit un nombre à virgule depuis le fichier
string mot;
monFlux >> mot;    //Lit un mot depuis le fichier

Cette méthode lit ce qui se trouve entre l'endroit où l'on se situe dans le fichier et l'espace suivant. Ce qui est lu est alors traduit en double, int ou string selon le type de variable dans lequel on écrit.

Lire caractère par caractère

Finalement, il nous reste la dernière méthode, la seule réellement nouvelle. Mais elle est tout aussi simple, je vous rassure.

char a;
monFlux.get(a);

Ce code lit une seule lettre et la stocke dans la variable a.

Lire un fichier en entier

On veut très souvent lire un fichier en entier. Je vous ai montré comment lire, mais pas comment s'arrêter quand on arrive à la fin !

Pour savoir si l'on peut continuer à lire, il faut utiliser la valeur renvoyée par la fonction getline(). En effet, en plus de lire une ligne, cette fonction renvoie un bool indiquant si l'on peut continuer à lire. Si la fonction renvoie true, tout va bien, la lecture peut continuer. Si elle renvoie false, c'est qu'on est arrivé à la fin du fichier ou qu'il y a eu une erreur. Dans les deux cas, il faut s'arrêter de lire.

Vous vous rappelez des boucles ? On cherche à lire le fichier tant qu'on n'a pas atteint la fin. La boucle while est donc le meilleur choix. Voici comment faire :

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std; 

int main()
{
   ifstream fichier("C:/Nanoc/fichier.txt");

   if(fichier)
   {
      //L'ouverture s'est bien passée, on peut donc lire

      string ligne; //Une variable pour stocker les lignes lues

      while(getline(fichier, ligne)) //Tant qu'on n'est pas à la fin, on lit
      {
         cout << ligne << endl;
         //Et on l'affiche dans la console
         //Ou alors on fait quelque chose avec cette ligne
         //À vous de voir
      }
   }
   else
   {
      cout << "ERREUR: Impossible d'ouvrir le fichier en lecture." << endl;
   }

   return 0;
}

Une fois que l'on a lu les lignes, on peut les manipuler facilement. Ici, je me contente d'afficher les lignes mais, dans un programme réel on les utiliserait autrement. La seule limite est votre imagination.

C'est la méthode la plus utilisée pour lire un fichier. Une fois que l'on a récupéré les lignes dans une variable string, on peut facilement travailler dessus grâce aux fonctions utilisables sur les chaînes de caractères.

Il ne reste que quelques astuces à voir et vous saurez alors tout ce qu'il faut sur les fichiers.

Fermer prématurément un fichier

Je vous ai expliqué en tout début de chapitre comment ouvrir un fichier. Mais je ne vous ai pas montré comment le refermer. Ce n'est pas un oubli de ma part, il s'avère juste que ce n'est pas nécessaire. Les fichiers ouverts sont automatiquement refermés lorsque l'on sort du bloc où le flux est déclaré.

void f()
{
   ofstream flux("C:/Nanoc/data.txt");  //Le fichier est ouvert

   //Utilisation du fichier

}  //Lorsque l'on sort du bloc, le fichier est automatiquement refermé

Il n'y a donc rien à faire. Aucun risque d'oublier de refermer le fichier ouvert.

Il arrive par contre qu'on ait besoin de fermer le fichier avant sa fermeture automatique. Il faut alors utiliser la fonction close() des flux.

void f()
{
   ofstream flux("C:/Nanoc/data.txt");  //Le fichier est ouvert

   //Utilisation du fichier

   flux.close();  //On referme le fichier
                  //On ne peut plus écrire dans le fichier à partir d'ici
}

De la même manière, il est possible de retarder l'ouverture d'un fichier après la déclaration du flux en utilisant la fonction open().

void f()
{
   ofstream flux;  //Un flux sans fichier associé

   flux.open("C:/Nanoc/data.txt");  //On ouvre le fichier C:/Nanoc/data.txt

   //Utilisation du fichier

   flux.close();  //On referme le fichier
                  //On ne peut plus écrire dans le fichier à partir d'ici
}

Comme vous le voyez, c'est très simple. Toutefois, dans la majorité des cas, c'est inutile. Ouvrir directement le fichier et le laisser se fermer automatiquement suffit.

Le curseur dans le fichier

Plongeons un petit peu plus dans les détails techniques et voyons comment se déroule la lecture. Quand on ouvre un fichier dans le bloc-note, par exemple, il y a un curseur qui indique l'endroit où l'on va écrire. Dans la figure suivante, le curseur se situe après les deux « s » sur la quatrième ligne.

Si l'on tape sur une touche du clavier, une lettre sera ajoutée à cet endroit du fichier. J'imagine que je ne vous apprends rien en disant cela. Ce qui est plus intéressant, c'est qu'en C++ il y a aussi, en quelque sorte, un curseur.

Lorsque l'on écrit la ligne suivante :

ifstream fichier("C:/Nanoc/scores.txt")

le fichier C:/Nanoc/scores.txt est ouvert et le curseur est placé tout au début du fichier. Si on lit le premier mot du fichier, on obtient bien sûr la chaîne de caractères « Nanoc » puisque c'est le premier mot du fichier. Ce faisant, le « curseur C++ » se déplace jusqu'au début du mot suivant, comme à la figure suivante.

Le mot suivant qui peut être lu est donc « : », puis « 118218 », et ainsi de suite jusqu'à la fin. On est donc obligé de lire un fichier dans l'ordre. Ce n'est pas très pratique.

Heureusement, il existe des moyens de se déplacer dans un fichier. On peut par exemple dire « je veux placer le curseur 20 caractères après le début » ou « je veux avancer le curseur de 32 caractères ». On peut ainsi lire uniquement les parties qui nous intéressent réellement.

La première chose à faire est de savoir où se situe le curseur. Dans un deuxième temps, on pourra le déplacer.

Connaître sa position

Il existe une fonction permettant de savoir à quel octet du fichier on se trouve. Autrement dit, elle permet de savoir à quel caractère du fichier on se situe. Malheureusement, cette fonction n'a pas le même nom pour les flux entrant et sortant et, en plus, ce sont des noms bizarres. Je vous ai mis les noms des deux fonctions dans un petit tableau

En revanche, elles s'utilisent toutes les deux de la même manière.

ofstream fichier("C:/Nanoc/data.txt");

int position = fichier.tellp(); //On récupére la position

cout << "Nous nous situons au " << position << "eme caractere du fichier." << endl;

Se déplacer

Là encore, il existe deux fonctions, une pour chaque type de flux.

Elles s'utilisent de la même manière, je ne vous présente donc qu'une des deux versions.

Ces fonctions reçoivent deux arguments : une position dans le fichier et un nombre de caractères à ajouter à cette position :

flux.seekp(nombreCaracteres, position);

Les trois positions possibles sont :

• le début du fichier : ios::beg ;

• la fin du fichier : ios::end ;

• la position actuelle : ios::cur.

Si, par exemple, je souhaite me placer 10 caractères après le début du fichier, j'utilise flux.seekp(10, ios::beg);. Si je souhaite aller 20 caractères plus loin que l'endroit où se situe le curseur, j'utilise flux.seekp(20, ios::cur);.

Je pense que vous avez compris.

Voilà donc notre problème de lecture résolu.

Connaître la taille d'un fichier

oc/C++/Fichiers/sco

Cette troisième astuce utilise en réalité les deux précédentes. Pour connaître la taille d'un fichier, on se déplace à la fin et on demande au flux de nous dire où il se trouve. Vous voyez comment faire ?

Bon, je vous montre.

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

int main()
{
    ifstream fichier("C:/Nanoc/meilleursScores.txt");  //On ouvre le fichier
    fichier.seekg(0, ios::end);  //On se déplace à la fin du fichier

    int taille;
    taille = fichier.tellg();
    //On récupère la position qui correspond donc a la taille du fichier !

    cout << "Taille du fichier : " << taille << " octets." << endl;

    return 0;
}

Je suis sûr que vous le saviez !

Voilà, on a fait le tour des notions principales. Vous êtes prêts à vous lancer seuls dans le vaste monde des fichiers.

En résumé

• En C++, pour lire ou écrire dans un fichier, on doit inclure le fichier d'en-tête <fstream>.

• On doit créer un objet de type ofstream pour ouvrir un fichier en écriture et ifstream pour l'ouvrir en lecture.

• L'écriture se fait comme avec cout : monFlux << "Texte"; tandis que la lecture se fait comme avec cin : monFlux >> variable;.

• On peut lire un fichier ligne par ligne avec getline().

• Le curseur indique à quelle position vous êtes au sein du fichier, pendant une opération de lecture ou d'écriture. Au besoin, il est possible de déplacer ce curseur.

Le jeu que nous voulons réaliser consiste à retrouver un mot dont les lettres ont été mélangées. C'est simple en apparence mais il va nous falloir utiliser des notions que nous avons découvertes dans les chapitres précédents :

• les variables string ;

• les fonctions ;

• les structures de contrôle (boucles, conditions… ).

N'hésitez pas à relire rapidement ces chapitres pour bien être dans le bain avant de commencer ce TP !

Principe du jeu « Le mot mystère »

Nous voulons réaliser un jeu qui se déroule de la façon suivante :

1. Le joueur 1 saisit un mot au clavier ;

2. L'ordinateur mélange les lettres du mot ;

3. Le joueur 2 essaie de deviner le mot d'origine à partir des lettres mélangées.

Voici un exemple de partie du jeu que nous allons réaliser :

Saisissez un mot
MYSTERE

Quel est ce mot ? MSERETY
RESEMTY
Ce n'est pas le mot !

Quel est ce mot ? MSERETY
MYRESTE
Ce n'est pas le mot !

Quel est ce mot ? MSERETY
MYSTERE
Bravo !

1. Dans cette partie, le joueur 1 choisit « MYSTERE » comme mot à deviner.

2. L'ordinateur mélange les lettres et demande au joueur 2 de retrouver le mot qui se cache derrière « MSERETY ».

3. Le joueur 2 essaie de trouver le mot. Ici, il y parvient au bout de 3 essais :

   1. RESEMTY : on lui dit que ce n'est pas cela

   2. MYRESTE : là non plus

   3. MYSTERE : là on lui dit bravo car il a trouvé, et le programme s'arrête.

Bien sûr, en l'état, le joueur 2 peut facilement lire le mot saisi par le joueur 1. Nous verrons à la fin du TP comment nous pouvons améliorer cela.

Quelques conseils pour bien démarrer

Quand on lâche un débutant dans la nature la première fois, avec comme seule instruction « Allez, code-moi cela », il est en général assez désemparé.

« Par quoi dois-je commencer ? », « Qu'est-ce que je dois faire, qu'est-ce que je dois utiliser ? ». Bref, il ne sait pas du tout comment s'y prendre et c'est bien normal vu qu'il n'a jamais fait cela.

Mais moi, je n'ai pas envie que vous vous perdiez ! Je vais donc vous donner une série de conseils pour que vous soyez préparés au mieux. Bien entendu, ce sont juste des conseils, vous en faites ce que vous voulez.

Repérez les étapes du programme

Je vous ai décrit un peu plus tôt les 3 étapes du programme :

1. Saisie du mot à deviner ;

2. Mélange des lettres ;

3. Boucle qui se répète tant que le mot mystère n'a pas été trouvé.

Ces étapes sont en fait assez indépendantes. Plutôt que d'essayer de réaliser tout le programme d'un coup, pourquoi n'essayeriez-vous pas de faire chaque étape indépendamment des autres ?

1. L'étape 1 est très simple : l'utilisateur doit saisir un mot qu'on va stocker en mémoire (dans une variable de type string, car c'est le type adapté). Si vous connaissez cout et cin, vous ne mettrez pas plus de quelques minutes à écrire le code correspondant.

2. L'étape 2 est la plus complexe : vous avez un string qui contient un mot comme « MYSTERE » et vous voulez aléatoirement mélanger les lettres pour obtenir quelque chose comme « MSERETY ». Comment faire ? Je vais vous aider un peu pour cela car vous devez utiliser certaines choses que nous n'avons pas vues.

3. L'étape 3 est de difficulté moyenne : vous devez créer une boucle qui demande de saisir un mot et qui le compare au mot mystère. La boucle s'arrête dès que le mot saisi est identique au mot mystère.

Créez un canevas de code avec les étapes

Comme vous le savez, tous les programmes contiennent une fonction main(). Écrivez dès maintenant des commentaires pour séparer les principales étapes du programme. Cela devrait donner quelque chose de comparable au squelette ci-dessous :

int main()
{    
    //1 : On demande de saisir un mot

    //2 : On mélange les lettres du mot

    //3 : On demande à l'utilisateur quel est le mot mystère

    return 0;
}

À vous de réaliser les étapes ! Pour y aller en difficulté croissante, je vous conseille de faire d'abord l'étape 1, puis l'étape 3 et enfin l'étape 2.

Lorsque vous aurez réalisé les étapes 1 et 3, le programme vous demandera un mot et vous devrez le ressaisir. Ce ne sera pas très amusant mais, de cette manière, vous pourrez valider les premières étapes ! N'hésitez donc pas à y aller pas à pas !

Ci-dessous un aperçu du programme « intermédiaire » avec seulement les étapes 1 et 3 réalisées :

Saisissez un mot
MYSTERE

Quel est ce mot ?
RESEMTY
Ce n'est pas le mot !

Quel est ce mot ? 
MYRESTE
Ce n'est pas le mot !

Quel est ce mot ?
MYSTERE
Bravo !

Comme vous le voyez, le programme ne propose pas encore le mot avec les lettres mélangées, mais si vous arrivez déjà à faire cela, vous avez fait 50% du travail !

Un peu d'aide pour mélanger les lettres

L'étape de mélange des lettres est la plus « difficile » (si je puis dire !) de ce TP. Je vous donne quelques informations et conseils pour réaliser cette fameuse étape 2.

Tirer un nombre au hasard

Pour que les lettres soient aléatoirement mélangées, vous allez devoir tirer un nombre au hasard. Nous n'avons pas appris à le faire auparavant, il faut donc que je vous explique comment cela fonctionne.

• vous devez inclure ctime et cstdlib au début de votre code source pour obtenir les fonctionnalités de nombres aléatoires ;

• vous devez appeler la fonction srand(time(0)); une seule fois au début de votre programme (au début du main()) pour initialiser la génération des nombres aléatoires ;

• enfin, pour générer un nombre compris entre 0 et 4 (par exemple), vous écrirez : nbAleatoire = rand() % 5; (Oui oui, on écrit « 5 » pour avoir un nombre compris entre 0 et 4.).

Un exemple qui génère un nombre entre 0 et 4 :

#include <iostream>
#include <ctime> // Obligatoire
#include <cstdlib> // Obligatoire

using namespace std;

int main()
{
    int nbAleatoire(0);

    srand(time(0));

    nbAleatoire = rand() % 5;    

    return 0;
}

Tirer une lettre au hasard

Imaginons que vous ayez un string appelé motMystere qui contient le mot « MYSTERE ». Vous avez appris que les string pouvaient être considérés comme des tableaux, souvenez-vous ! Ainsi, motMystere[0] correspond à la première lettre, motMystere[1] à la deuxième lettre, etc.

Il suffit de générer un nombre aléatoire entre 0 et le nombre de lettres du mot (qui nous est donné par motMystere.size()) pour tirer une lettre au hasard ! Une petite idée de code pour récupérer une lettre au hasard :

#include <iostream>
#include <string>
#include <ctime>
#include <cstdlib>

using namespace std;

int main()
{
    string motMystere("MYSTERE");

    
    srand(time(0));
    
    int position = rand() % motMystere.size();
        
    cout << "Lettre au hasard :" << motMystere[position];

    return 0;
}

Retirer une lettre d'un string

Pour éviter de tirer 2 fois la même lettre d'un mot, je vous conseille de retirer au fur et à mesure les lettres qui ont été piochées. Pour ce faire, on va faire appel à erase() sur le mot mystère, comme ceci :

motMystere.erase(4, 1);  // Retire la lettre n°5

Il y a 2 paramètres :

• le numéro de la lettre à retirer du mot (ici 4, ce qui correspond à la 5ème lettre car on commence à compter à partir de 0) ;

• le nombre de lettres à retirer (ici 1).

Créez des fonctions !

Ce n'est pas une obligation mais, plutôt que de tout mettre dans le main(), vous pourriez créer des fonctions qui ont des rôles spécifiques. Par exemple, l'étape 2 qui génère un mot dont les lettres ont été mélangées mériterait d'être fournie sous forme de fonction.

Ainsi, on pourrait appeler la fonction comme ceci dans le main() :

motMelange = melangerLettres(motMystere);

On lui envoie le motMystere, elle nous renvoie un motMelange.

Bien entendu, toute la difficulté consiste ensuite à coder cette fonction melangerLettres. Allez, au boulot !

C'est l'heure de la correction !

Vous avez sûrement passé du temps à réfléchir à ce programme. Cela n'a peut-être pas toujours été facile et vous n'avez pas forcément su tout faire. Ce n'est pas grave ! Ce qui compte, c'est d'avoir essayé : c'est comme cela que vous progressez le plus !

Normalement, les étapes 1 et 3 étaient assez faciles pour tout le monde. Seule l'étape 2 (mélange des lettres) demandait plus de réflexion : je l'ai isolée dans une fonction melangerLettres comme je vous l'ai suggéré plus tôt.

Le code

Sans plus attendre, voici la correction :

#include <iostream>
#include <string>
#include <ctime>
#include <cstdlib>

using namespace std;

string melangerLettres(string mot)
{
   string melange;
   int position(0);

   //Tant qu'on n'a pas extrait toutes les lettres du mot
   while (mot.size() != 0)
   {
      //On choisit un numéro de lettre au hasard dans le mot
      position = rand() % mot.size();
      //On ajoute la lettre dans le mot mélangé
      melange += mot[position];
      //On retire cette lettre du mot mystère
      //Pour ne pas la prendre une deuxième fois
        mot.erase(position, 1);
    }

   //On renvoie le mot mélangé
   return melange;
}

int main()
{
   string motMystere, motMelange, motUtilisateur;

   //Initialisation des nombres aléatoires
   srand(time(0));

   //1 : On demande de saisir un mot
   cout << "Saisissez un mot" << endl;
   cin >> motMystere;

   //2 : On récupère le mot avec les lettres mélangées dans motMelange
   motMelange = melangerLettres(motMystere);

   //3 : On demande à l'utilisateur quel est le mot mystère
   do
   {
      cout << endl << "Quel est ce mot ? " << motMelange << endl;
      cin >> motUtilisateur;

      if (motUtilisateur == motMystere)
      {
         cout << "Bravo !" << endl;
      }
      else
      {
         cout << "Ce n'est pas le mot !" << endl;
      }
   }while (motUtilisateur != motMystere);
   //On recommence tant qu'il n'a pas trouvé

    return 0;
}

Ne vous laissez pas surprendre par la « taille » du code (qui n'est d'ailleurs pas très gros) et soyez méthodiques en le lisant : commencez par lire le main() et non la fonction melangerLettres(). Regardez les différentes étapes du programme une par une : isolées, elles sont plus simples à comprendre.

Des explications

Voici quelques explications pour mieux comprendre le programme, étape par étape.

Étape 1 : saisir un mot

C'était, de loin, l'étape la plus simple : un cout pour afficher un message, un cin pour récupérer un mot que l'on stocke dans la variable motMystere. Facile !

Étape 2 : mélanger les lettres

Plus difficile, cette étape est réalisée en fait dans une fonction melangerLettres (en haut du programme). Le main() appelle la fonction melangerLettres() en lui envoyant le mot mystère. Le rôle de la fonction est de renvoyer une version mélangée des lettres, que l'on stocke dans motMelange.

Analysons la fonction melangerLettres. Elle extrait une à une, aléatoirement, les lettres du mot et recommence tant qu'il reste des lettres à extraire dans le mot :

while (mot.size() != 0)
{
    position = rand() % mot.size();
    melange += mot[position];
    mot.erase(position, 1);
}

À chaque passage de boucle, on tire un nombre au hasard compris entre 0 et le nombre de lettres qu'il reste dans le mot. On ajoute ces lettres piochées aléatoirement dans un stringmelange et on retire les lettres du mot d'origine pour ne pas les piocher une deuxième fois.

Une fois toutes les lettres extraites, on sort de la boucle et on renvoie la variable melange qui contient les lettres dans le désordre.

Étape 3 : demander à l'utilisateur le mot mystère

Cette étape prend la forme d'une boucle do… while, qui nous permet de nous assurer que nous demandons bien au moins une fois quel est le mot mystère.

L'utilisateur saisit un mot grâce à cin et on compare ce mot avec le motMystere qu'il faut trouver. On continue la boucle tant que le mot n'a pas été trouvé, d'où la condition :

}while (motUtilisateur != motMystere); //On recommence tant qu'il n'a pas trouvé

On affiche un message différent selon qu'on a trouvé ou non le mot mystère. Le programme s'arrête dès qu'on sort de la boucle, donc dès qu'on a trouvé le mot mystère.

Téléchargement

Vous pouvez télécharger le code source du programme grâce au lien suivant :

Télécharger le code source

Le fichier ZIP contient :

• main.cpp : le fichier source du programme (l'essentiel !) ;

• mot_mystere.cbp : le fichier de projet Code::Blocks (facultatif, pour ceux qui utilisent cet IDE).

Vous pouvez ainsi tester le programme et éventuellement vous en servir comme base par la suite pour réaliser les améliorations que je vais vous proposer (si vous n'avez pas réussi à faire le programme vous-mêmes, bien entendu !).

Notre programme est terminé… mais on peut toujours l'améliorer. Je vais vous présenter une série de suggestions pour aller plus loin, ce qui vous donnera l'occasion de travailler un peu plus sur ce petit jeu.

Ces propositions sont de difficulté croissante :

• Ajoutez des sauts de ligne au début : lorsque le premier joueur saisit le mot mystère la première fois, vous devriez créer plusieurs sauts de lignes pour que le joueur 2 ne voie pas le mot qui a été saisi, sinon c'est trop facile pour lui.

Utilisez plusieurs endl, par exemple, pour créer plusieurs retours à la ligne.

• Proposez au joueur de faire une nouvelle partie. Actuellement, une fois le mot trouvé, le programme s'arrête. Et si vous demandiez « Voulez-vous faire une autre partie ? (o/n) ». En fonction de la réponse saisie, vous reprenez au début du programme. Pour ce faire, il faudra créer une grosse boucle do… while qui englobe les 3 étapes du programme.

• Fixez un nombre maximal de coups pour trouver le mot mystère. Vous pouvez par exemple indiquer « Il vous reste 5 essais » et lorsque les 5 essais sont écoulés, le programme s'arrête en affichant la solution.

• Calculez le score moyen du joueur à la fin du programme : après plusieurs parties du joueur, affichez-lui son score, qui sera la moyenne des parties précédentes. Vous pouvez calculer le nombre de points comme vous le voulez.

Vous devrez sûrement utiliser les tableaux dynamiques vector pour stocker les scores de chaque partie au fur et à mesure, avant d'en faire la moyenne.

• Piochez le mot dans un fichier-dictionnaire : pour pouvoir jouer seul, vous pourriez créer un fichier contenant une série de mots (un par ligne) dans lequel le programme va piocher aléatoirement à chaque fois. Voici un exemple de fichier-dictionnaire :

MYSTERE
XYLOPHONE
ABEILLE
PLUTON
MAGIQUE
AVERTISSEMENT

Au lieu de demander le mot à deviner (étape 1) on va chercher dans un fichier comme celui-ci un mot aléatoire. À vous d'utiliser les fonctionnalités de lecture de fichiers que vous avez apprises !

… Allez, puisque vous m'êtes sympathiques, je vous propose même de télécharger un fichier-dictionnaire tout prêt avec des dizaines de milliers de mots ! Merci qui ?!

Télécharger le fichier

Si vous avez d'autres idées, n'hésitez pas à compléter encore ce programme ! Cela vous fera beaucoup progresser, vous verrez.

Est-ce que vous vous rappelez le chapitre sur la mémoire ? Oui, celui qui présentait la notion de variable. Je vous invite à le relire et surtout à vous remémorer les différents schémas.

Je vous avais dit que, lorsque l'on déclare une variable, l'ordinateur nous « prête » une place dans sa mémoire et y accroche une étiquette portant le nom de la variable.

int main()
{
    int ageUtilisateur(16);
    return 0;
}

On pouvait donc représenter la mémoire utilisée dans ce programme comme sur le schéma de la figure suivante.

C'était simple et beau. Malheureusement, je vous ai un peu menti. Je vous ai simplifié les choses !

Vous commencez à le savoir, dans un ordinateur tout est bien ordonné et rangé de manière logique. Le système des étiquettes dont je vous ai parlé n'est donc pas tout à fait correct.

La mémoire d'un ordinateur est réellement constituée de « cases », là je ne vous ai pas menti. Il y en a même énormément, plusieurs milliards sur un ordinateur récent ! Il faut donc un système pour que l'ordinateur puisse retrouver les cases dont il a besoin. Chacune d'entre elles possède un numéro unique, son adresse (figure suivante).

Sur le schéma, on voit cette fois toutes les cases de la mémoire avec leurs adresses. Notre programme utilise une seule de ces cases, la 53768, pour y stocker sa variable.

Le point important ici est que chaque variable possède une seule adresse et que chaque adresse correspond à une seule variable.

L'adresse est donc un deuxième moyen d'accéder à une variable. On peut atteindre la case jaune du schéma par deux chemins différents :

• On peut passer par son nom (l'étiquette) comme on sait déjà le faire…

• Mais on peut aussi accéder à la variable grâce à son adresse (son numéro de case). On pourrait alors dire à l'ordinateur « Affiche moi le contenu de l'adresse 53768 » ou encore « Additionne les contenus des adresses 1267 et 91238 ».

Est-ce que cela vous tente d'essayer ? Vous vous demandez peut-être à quoi cela peut bien servir. Utiliser l'étiquette était un moyen simple et efficace, c'est vrai. Mais nous verrons plus loin que passer par les adresses est parfois nécessaire.

Commençons par voir comment connaître l'adresse d'une variable.

Afficher l'adresse

En C++, le symbole pour obtenir l'adresse d'une variable est l'esperluette (&). Si je veux afficher l'adresse de la variable ageUtilisateur, je dois donc écrire &ageUtilisateur. Essayons.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   int ageUtilisateur(16);
   cout << "L'adresse est : " << &ageUtilisateur << endl;
   //Affichage de l'adresse de la variable
   return 0;
}

Chez moi, j'obtiens le résultat suivant :

L'adresse est : 0x22ff1c

Même si elle contient des lettres, cette adresse est un nombre. Celui-ci est simplement écrit en hexadécimal (en base 16, si vous voulez tout savoir), une autre façon d'écrire les nombres. Les ordinateurs aiment bien travailler dans cette base. Pour information, en base 10 (notre écriture courante), cette adresse correspond à 2 293 532. Cependant, ce n'est pas une information très intéressante.

Ce qui est sûr, c'est qu'afficher une adresse est très rarement utile. Souvenez-vous simplement de la notation. L'esperluette veut dire « adresse de ». Donc cout << &a; se traduit en français par « Affiche l'adresse de la variable a ».

Voyons maintenant ce que l'on peut faire avec ces adresses.

Les adresses sont des nombres. Vous connaissez plusieurs types permettant de stocker des nombres : int, unsigned int, double. Peut-on donc stocker une adresse dans une variable ?

La réponse est « oui ». C'est possible, mais pas avec les types que vous connaissez. Il nous faut utiliser un type un peu particulier : le pointeur.

Un pointeur est une variable qui contient l'adresse d'une autre variable.

Retenez bien cette phrase. Elle peut vous sauver la vie dans les moments les plus difficiles de ce chapitre.

Déclarer un pointeur

Pour déclarer un pointeur il faut, comme pour les variables, deux choses :

• un type ;

• un nom.

Pour le nom, il n'y a rien de particulier à signaler. Les mêmes règles que pour les variables s'appliquent. Ouf !

Le type d'un pointeur a une petite subtilité. Il faut indiquer quel est le type de variable dont on veut stocker l'adresse et ajouter une étoile (*). Je crois qu'un exemple sera plus simple.

int *pointeur;

Ce code déclare un pointeur qui peut contenir l'adresse d'une variable de type int.

On peut bien sûr faire cela pour n'importe quel type :

double *pointeurA;
//Un pointeur qui peut contenir l'adresse d'un nombre à virgule

unsigned int *pointeurB;
//Un pointeur qui peut contenir l'adresse d'un nombre entier positif

string *pointeurC;
//Un pointeur qui peut contenir l'adresse d'une chaîne de caractères

vector<int> *pointeurD;
//Un pointeur qui peut contenir l'adresse d'un tableau dynamique de nombres entiers

int const *pointeurE;
//Un pointeur qui peut contenir l'adresse d'un nombre entier constant

Pour le moment, ces pointeurs ne contiennent aucune adresse connue. C'est une situation très dangereuse. Si vous essayez d'utiliser le pointeur, vous ne savez pas quelle case de la mémoire vous manipulez. Ce peut être n'importe quelle case, par exemple celle qui contient votre mot de passe Windows ou celle stockant l'heure actuelle. J'imagine que vous vous rendez compte des conséquences que peut avoir une mauvaise manipulation des pointeurs. Il ne faut donc jamais déclarer un pointeur sans lui donner d'adresse.

Par conséquent, pour être tranquille, il faut toujours déclarer un pointeur en lui donnant la valeur 0 :

int *pointeur(0);
double *pointeurA(0); 
unsigned int *pointeurB(0);
string *pointeurC(0);
vector<int> *pointeurD(0);
int const *pointeurE(0);

Vous l'avez peut-être remarqué sur mon schéma un peu plus tôt, la première case de la mémoire avait l'adresse 1. En effet, l'adresse 0 n'existe pas.

Lorsque vous créez un pointeur contenant l'adresse 0, cela signifie qu'il ne contient l'adresse d'aucune case.

Stocker une adresse

Maintenant qu'on a la variable, il n'y a plus qu'à y mettre une valeur. Vous savez déjà comment obtenir l'adresse d'une variable (rappelez-vous du &). Allons-y !

int main()
{
    int ageUtilisateur(16);
    //Une variable de type int
    int *ptr(0);
    //Un pointeur pouvant contenir l'adresse d'un nombre entier

    ptr = &ageUtilisateur;
    //On met l'adresse de 'ageUtilisateur' dans le pointeur 'ptr'

    return 0;
}

La ligne ptr = &ageUtilisateur; est celle qui nous intéresse. Elle écrit l'adresse de la variable ageUtilisateur dans le pointeur ptr. On dit alors que le pointeur ptrpointe surageUtilisateur.

Voyons comment tout cela se déroule dans la mémoire grâce à un schéma (figure suivante) !

On retrouve quelques éléments familiers : la mémoire avec sa grille de cases et la variable ageUtilisateur dans la case n°53768.

La nouveauté est bien sûr le pointeur. Dans la case mémoire n°14566, il y a une variable nommée ptr qui a pour valeur l'adresse 53768, c'est-à-dire l'adresse de la variable ageUtilisateur.

Voilà, vous savez tout ou presque. Cela peut sembler absurde pour le moment (« Pourquoi stocker l'adresse d'une variable dans une autre case ? ») mais faites-moi confiance : les choses vont progressivement s'éclairer pour vous.

Si vous avez compris le schéma précédent, alors vous pouvez vous attaquer aux programmes les plus complexes.

Afficher l'adresse

Comme pour toutes les variables, on peut afficher le contenu d'un pointeur.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int ageUtilisateur(16);
    int *ptr(0);  

    ptr = &ageUtilisateur;

    cout << "L'adresse de 'ageUtilisateur' est : " << &ageUtilisateur << endl;
    cout << "La valeur de pointeur est : " << ptr << endl;    

    return 0;
}

Cela donne :

L'adresse de 'ageUtilisateur' est : 0x2ff18
La valeur de pointeur est : 0x2ff18

La valeur du pointeur est donc bien l'adresse de la variable pointée. On a bien réussi à stocker une adresse !

Accéder à la valeur pointée

Vous vous souvenez du rôle des pointeurs ? Ils permettent d'accéder à une variable sans passer par son nom. Voici comment faire : il faut utiliser l'étoile (*) sur le pointeur pour afficher la valeur de la variable pointée.

int main()
{
   int ageUtilisateur(16);
   int *ptr(0);  

   ptr= &ageUtilisateur;
	
   cout << "La valeur est :  " << *ptr << endl;   

   return 0;
}

En faisant cout << *ptr, le programme effectue les étapes suivantes :

1. Aller dans la case mémoire nommée ptr ;

2. Lire la valeur enregistrée ;

3. « Suivre la flèche » pour aller à l'adresse pointée ;

4. Lire la valeur stockée dans la case ;

5. Afficher cette valeur : ici, ce sera bien sûr 16.

En utilisant l'étoile, on accède à la valeur de la variable pointée. C'est ce qui s'appelle déréférencer un pointeur.

Voici donc un deuxième moyen d'accéder à la valeur de ageUtilisateur.

Je suis sûr que vous vous êtes retenus de poser la question avant. C'est vrai que cela a l'air assez inutile. Eh bien, je ne peux pas vous répondre rapidement pour le moment.

Il va falloir lire la fin de ce chapitre pour tout savoir.

Récapitulatif de la notation

Je suis d'accord avec vous, la notation est compliquée. L'étoile a deux significations différentes et on utilise l'esperluette alors qu'elle sert déjà pour les références… Ce n'est pas ma faute mais il va falloir faire avec. Essayons donc de récapituler le tout.

Pour une variable int nombre :

• nombre permet d'accéder à la valeur de la variable ;

• &nombre permet d'accéder à l'adresse de la variable.

Sur un pointeur int *pointeur :

• pointeur permet d'accéder à la valeur du pointeur, c'est-à-dire à l'adresse de la variable pointée ;

• *pointeur permet d'accéder à la valeur de la variable pointée.

C'est ce qu'il faut retenir de cette section. Je vous invite à tester tout cela chez vous pour vérifier que vous avez bien compris comment afficher une adresse, comment utiliser un pointeur, etc.

« C'est en forgeant qu'on devient forgeron » dit le dicton, eh bien « c'est en programmant avec des pointeurs que l'on devient programmeur ». Il faut impérativement s'entraîner pour bien comprendre. Les meilleurs sont tous passés par là et je peux vous assurer qu'ils ont aussi souffert en découvrant les pointeurs. Si vous ressentez une petite douleur dans la tête, prenez un cachet d'aspirine, faites une pause puis relisez ce que vous venez de lire, encore et encore. Aidez-vous en particulier des schémas !

Vous vouliez savoir à quoi servent les pointeurs ? Vous êtes sûrs ? Bon, alors je vous montrer une première utilisation.

La gestion automatique de la mémoire

Dans notre tout premier chapitre sur les variables, je vous avais expliqué que, lors de la déclaration d'une variable, le programme effectue deux étapes :

1. Il demande à l'ordinateur de lui fournir une zone dans la mémoire. En termes techniques, on parle d'allocation de la mémoire.

2. Il remplit cette case avec la valeur fournie. On parle alors d'initialisation de la variable.

Tout cela est entièrement automatique, le programme se débrouille tout seul. De même, lorsque l'on arrive à la fin d'une fonction, le programme rend la mémoire utilisée à l'ordinateur. C'est ce qu'on appelle la libération de la mémoire. C'est à nouveau automatique : nous n'avons jamais dû dire à l'ordinateur : « Tiens, reprends cette case mémoire, je n'en ai plus besoin ».

Tout ceci se faisait automatiquement. Nous allons maintenant apprendre à le faire manuellement et pour cela… vous vous doutez sûrement que nous allons utiliser les pointeurs.

Allouer un espace mémoire

Pour demander manuellement une case dans la mémoire, il faut utiliser l'opérateur new.
new demande une case à l'ordinateur et renvoie un pointeur pointant vers cette case.

int *pointeur(0);
pointeur = new int;

La deuxième ligne demande une case mémoire pouvant stocker un entier et l'adresse de cette case est stockée dans le pointeur. Le mieux est encore de faire appel à un petit schéma (figure suivante).

Ce schéma est très similaire au précédent. Il y a deux cases mémoires utilisées :

• la case 14563 qui contient une variable de type int non initialisée ;

• la case 53771 qui contient un pointeur pointant sur la variable.

Rien de neuf. Mais le point important, c'est que la variable dans la case 14563 n'a pas d'étiquette. Le seul moyen d'y accéder est donc de passer par le pointeur.

Une fois allouée manuellement, la variable s'utilise comme n'importe quelle autre. On doit juste se rappeler qu'il faut y accéder par le pointeur, en le déréférençant.

int *pointeur(0);
pointeur = new int;

*pointeur = 2;  //On accède à la case mémoire pour en modifier la valeur

La case sans étiquette est maintenant remplie. La mémoire est donc dans l'état présenté à la figure suivante.

À part son accès un peu spécial (via*pointeur), nous avons donc une variable en tout point semblable à une autre.

Il nous faut maintenant rendre la mémoire que l'ordinateur nous a gentiment prêtée.

Libérer la mémoire

Une fois que l'on n'a plus besoin de la case mémoire, il faut la rendre à l'ordinateur. Cela se fait via l'opérateur delete.

int *pointeur(0);
pointeur = new int;

delete pointeur;  //On libère la case mémoire

La case est alors rendue à l'ordinateur qui pourra l'employer à autre chose. Le pointeur, lui, existe toujours et il pointe toujours sur la case, mais vous n'avez plus le droit de l'utiliser (figure suivante).

L'image est très parlante. Si l'on suit la flèche, on arrive sur une case qui ne nous appartient pas. Il faut donc impérativement empêcher cela. Imaginez que cette case soit soudainement utilisée par un autre programme ! Vous risqueriez de modifier les variables de cet autre programme.

Après avoir fait appel à delete, il est donc essentiel de supprimer cette « flèche » en mettant le pointeur à l'adresse 0. Ne pas le faire est une cause très courante de plantage des programmes.

int *pointeur(0);
pointeur = new int;

delete pointeur;    //On libère la case mémoire
pointeur = 0;       //On indique que le pointeur ne pointe plus vers rien

Un exemple complet

Terminons cette section avec un exemple complet : un programme qui demande son âge à l'utilisateur et qui l'affiche à l'aide un pointeur.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   int* pointeur(0);
   pointeur = new int;

   cout << "Quel est votre age ? ";
   cin >> *pointeur;
   //On écrit dans la case mémoire pointée par le pointeur 'pointeur'

   cout << "Vous avez " << *pointeur << " ans." << endl;
   //On utilise à nouveau *pointeur
    delete pointeur;   //Ne pas oublier de libérer la mémoire
   pointeur = 0;       //Et de faire pointer le pointeur vers rien

   return 0;
}

Ce programme est plus compliqué que sa version sans allocation dynamique, c'est vrai ! Mais on a le contrôle complet sur l'allocation et la libération de la mémoire.

Dans la plupart des cas, ce n'est pas utile de le faire. Mais vous verrez plus tard que, pour faire des fenêtres, la bibliothèque Qt utilise beaucoup new et delete. On peut ainsi maîtriser précisément quand une fenêtre est ouverte et quand on la referme, par exemple.

Je vous avais promis des explications sur quand utiliser des pointeurs. Les voici !

Il y a en réalité trois cas d'application :

• gérer soi-même le moment de la création et de la destruction des cases mémoire ;

• partager une variable dans plusieurs morceaux du code ;

• sélectionner une valeur parmi plusieurs options.

Si vous n'êtes dans aucun de ces trois cas, c'est très certainement que vous n'avez pas besoin des pointeurs.

Vous connaissez déjà le premier de ces trois cas. Concentrons nous sur les deux autres.

Partager une variable

Pour l'instant, je ne peux pas vous donner un code source complet pour ce cas d'utilisation. Ou alors, il ne sera pas intéressant du tout. Quand vous aurez quelques notions de programmation orientée objet, vous aurez de vrais exemples.

En attendant, je vous propose un exemple plus… visuel.

Vous avez déjà joué à un jeu de stratégie ? Prenons un exemple tiré d'un jeu de ce genre. Voici une image issue du fameux Warcraft III (figure suivante).

Programmer un tel jeu est bien sûr très compliqué mais on peut quand même réfléchir à certains des mécanismes utilisés. Sur l'image, on voit des humains (en rouge) attaquer des orcs (en bleu). Chaque personnage a une cible précise. Par exemple, le fusilier au milieu de l'écran semble tirer sur le gros personnage bleu qui tient une hache.

Nous verrons dans la suite de ce cours comment créer des objets, c'est-à-dire des variables plus évoluées (par exemple une variable de type « personnage », de type « orc » ou encore de type « bâtiment »). Bref, chaque élément du jeu pourra être modélisé en C++ par un objet.

Comment feriez-vous pour indiquer, en C++, la cible du personnage rouge ?

Bien sûr, vous ne savez pas encore comment faire en détail mais vous avez peut-être une petite idée. Rappelez-vous le titre de ce chapitre.

Oui oui, un pointeur est une bonne solution ! Chaque personnage possède un pointeur qui pointe vers sa cible. Il a ainsi un moyen de savoir qui viser et attaquer. On pourrait par exemple écrire quelque chose du type :

Personnage *cible;  //Un pointeur qui pointe sur un autre personnage

Quand il n'y a pas de combat en cours, le pointeur pointe vers l'adresse 0, il n'a pas de cible. Quand le combat est engagé, le pointeur pointe vers un ennemi. Enfin, quand cet ennemi meurt, on déplace le pointeur vers une autre adresse, c'est-à-dire vers un autre personnage.

Le pointeur est donc réellement utilisé ici comme une flèche reliant un personnage à son ennemi.

Nous verrons par la suite comment écrire ce type de code ; je crois même que créer un mini-RPG (un mini jeu de rôle, si vous préférez) sera le thème principal des chapitres de la partie II. Mais chut, c'est pour plus tard. ;)

Choisir parmi plusieurs éléments

Le troisième et dernier cas permet de faire évoluer un programme en fonction des choix de l'utilisateur.

Prenons le cas d'un QCM : nous allons demander à l'utilisateur de choisir parmi trois réponses possibles à une question. Une fois qu'il aura choisi, nous allons utiliser un pointeur pour indiquer quelle réponse a été sélectionnée.

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

int main()
{
    string reponseA, reponseB, reponseC;
    reponseA = "La peur des jeux de loterie";
    reponseB = "La peur du noir";
    reponseC = "La peur des vendredis treize";

    cout << "Qu'est-ce que la 'kenophobie' ? " << endl; //On pose la question
    cout << "A) " << reponseA << endl; //Et on affiche les trois propositions
    cout << "B) " << reponseB << endl;
    cout << "C) " << reponseC << endl;

    char reponse;
    cout << "Votre reponse (A,B ou C) : ";
    cin >> reponse; //On récupère la réponse de l'utilisateur

    string *reponseUtilisateur(0); //Un pointeur qui pointera sur la réponse choisie
    switch(reponse)
    {
    case 'A':
        reponseUtilisateur = &reponseA; //On déplace le pointeur sur la réponse choisie
        break;
    case 'B':
        reponseUtilisateur = &reponseB;
        break;
    case 'C':
        reponseUtilisateur = &reponseC;
        break;
    }

    //On peut alors utiliser le pointeur pour afficher la réponse choisie
    cout << "Vous avez choisi la reponse : " << *reponseUtilisateur << endl;

    return 0;
}

Une fois que le pointeur a été déplacé (dans le switch), on peut l'utiliser comme moyen d'accès à la réponse de l'utilisateur. On a ainsi un moyen d'atteindre directement cette variable sans devoir refaire le test à chaque fois qu'on en a besoin.

C'est une variable qui contient une valeur que l'on ne pouvait pas connaître avant (puisqu'elle dépend de ce que l'utilisateur a entré).

C'est certainement le cas d'utilisation le plus rare des trois mais il arrive parfois qu'on soit dans cette situation. Il sera alors temps de vous rappeler les pointeurs !

En résumé

• Chaque variable est stockée en mémoire à une adresse différente.

• Il ne peut y avoir qu'une seule variable par adresse.

• On peut récupérer l'adresse d'une variable avec le symbole &, comme ceci : &variable.

• Un pointeur est une variable qui stocke l'adresse d'une autre variable.

• Un pointeur se déclare comme ceci : int *pointeur; (dans le cas d'un pointeur vers une variable de type int).

• Par défaut, un pointeur affiche l'adresse qu'il contient. En revanche, si on écrit *pointeur, on obtient la valeur qui se trouve à l'adresse indiquée par le pointeur.

• On peut réserver manuellement une case en mémoire avec new. Dans ce cas, il faut libérer l'espace en mémoire dès qu'on n'en a plus besoin, avec delete.

• Les pointeurs sont une notion complexe à saisir du premier coup. N'hésitez pas à relire ce chapitre plusieurs fois. Vous comprendrez mieux leur intérêt plus loin dans cet ouvrage.

Ils sont beaux, ils sont frais mes objets

S'il y a bien un mot qui doit vous frustrer depuis que vous en entendez parler, c'est celui-ci : objet.

Bien vu, c'est un premier point.

En effet, nous sommes entourés d'objets. En fait, tout ce que nous connaissons (ou presque) peut être considéré comme un objet. L'idée de la programmation orientée objet, c'est de manipuler dans son code source des éléments que l'on appelle des « objets ».

Voici quelques exemples d'objets dans des programmes courants :

• une fenêtre ;

• un bouton ;

• un personnage de jeu vidéo ;

• une musique.

Comme vous le voyez, beaucoup de choses peuvent être considérées comme des objets.

Ni l'un, ni l'autre. C'est un nouvel élément en programmation.

Pour être plus précis, un objet c'est... un mélange de plusieurs variables et fonctions.

Ne faites pas cette tête-là, vous allez découvrir tout cela par la suite.

Imaginez... un objet

Pour éviter que mes explications ne ressemblent à un traité d'art contemporain conceptuel, nous allons imaginer ensemble ce qu'est un objet à l'aide de plusieurs schémas concrets.

Imaginez qu'un développeur décide un jour de créer un programme qui permet d'afficher une fenêtre à l'écran, de la redimensionner, de la déplacer, de la supprimer... Le code est complexe : il aura besoin de plusieurs fonctions qui s'appellent entre elles, ainsi que de variables pour mémoriser la position, la taille de la fenêtre, etc.

Le développeur met du temps à écrire ce code, c'est un peu compliqué mais il y arrive. Au final, le code qu'il a rédigé est composé de plusieurs fonctions et variables. Quand on regarde le résultat pour la première fois, cela ressemble à une expérience de savant fou à laquelle on ne comprend rien (figure suivante).

Ce programmeur est content de son code et veut le distribuer sur Internet, pour que tout le monde puisse créer des fenêtres sans perdre du temps à tout réécrire. Seulement voilà, à moins d'être un expert certifié en chimie, vous allez mettre pas mal de temps avant de comprendre comment fonctionne tout ce bazar.

Quelle fonction appeler en premier ? Quelles valeurs envoyer à quelle fonction pour redimensionner la fenêtre ? Autrement dit : comment utiliser ce fatras sans qu'une fiole ne nous explose entre les mains ?

C'est là que notre ami programmeur pense à nous. Il conçoit son code de manière orientée objet. Cela signifie qu'il place tout son bazar chimique à l'intérieur d'un simple cube. Ce cube est ce qu'on appelle un objet (figure suivante).

Sur la figure suivante, une partie du cube a été volontairement mise en transparence afin de vous montrer que nos fioles chimiques sont bien situées à l'intérieur du cube. Mais en réalité, le cube est complètement opaque, on ne voit rien de ce qu'il y a à l'intérieur (figure suivante).

Ce cube contient toutes les fonctions et variables (nos fioles de chimie) mais il les masque à l'utilisateur.

Au lieu d'avoir des tonnes de tubes et de fioles dont il faut comprendre le fonctionnement, on nous propose juste quelques boutons sur la face avant du cube : un bouton « ouvrir fenêtre », un bouton « redimensionner », etc. L'utilisateur n'a plus qu'à employer les boutons du cube, sans se soucier de tout ce qui se passe à l'intérieur. Pour lui, le fonctionnement est donc complètement simplifié.

En clair, programmer de manière orientée objet, c'est créer du code source (potentiellement complexe) mais que l'on masque en le plaçant à l'intérieur d'un cube (un objet) à travers lequel on ne voit rien. Pour la personne qui va l'utiliser, travailler avec un objet est donc beaucoup plus simple qu'avant : il suffit d'appuyer sur des boutons et on n'a pas besoin d'être diplômé en chimie pour s'en servir.

Bien sûr, c'est une image, mais c'est ce qu'il faut comprendre et retenir pour le moment.

Nous n'allons pas voir tout de suite comment faire pour créer des objets, en revanche nous allons apprendre à en utiliser un. Dans ce chapitre, nous allons nous pencher sur le cas de string.

Oui. Mais comme je vous l'ai dit il y a quelques chapitres, le type string est différent des autres. int, bool, float, double sont des types naturels du C++. Ils stockent des données très simples. Ce n'est pas le cas de string qui est en fait... un objet ! Le type string cache bien des secrets à l'intérieur de sa boîte.

Jusqu'ici, nous nous sommes contentés d'appuyer sur des boutons (comme sur les schémas) mais, en réalité, ce qui se cache à l'intérieur de la boîte des objets string est très complexe. Horriblement complexe.

Grâce aux mécanismes de la programmation orientée objet, nous avons pu utiliser le type string dès les premiers chapitres de ce cours alors que son fonctionnement interne est pourtant assez compliqué ! Pour vous en convaincre, je vais vous montrer comment fonctionne string « à l'intérieur du cube ». Préparez-vous à d'horribles vérités.

Pour un ordinateur, les lettres n'existent pas

Comme nous l'avons vu, l'avantage des objets est de masquer la complexité du code à l'utilisateur. Plutôt que de manipuler des fioles chimiques dangereuses, ils nous permettent d'appuyer sur de simples boutons pour faire des choses parfois compliquées.

Et justement, les choses sont compliquées parce que, à la base, un ordinateur ne sait pas gérer du texte ! Oui, l'ordinateur n'est véritablement qu'une grosse machine à calculer dénuée de sentiment. Il ne reconnaît que des nombres.

C'est une vieille astuce que l'on utilise depuis longtemps. Peut-être avez-vous entendu parler de la table ASCII (American Standard Code for Information Interchange, prononcé « aski ») ?

C'est un tableau qui sert de convention pour convertir des nombres en lettres.

Comme vous le voyez, la lettre « A » majuscule correspond au nombre 65. La lettre « a » minuscule correspond au nombre 97, etc. Tous les caractères utilisés en anglais figurent dans cette table. C'est pour cela que les caractères accentués ne sont, de base, pas utilisables en C++ : ils n'apparaissent pas dans la table ASCII.

Non, l'ordinateur ne traduit un nombre en lettre que si on le lui demande. En pratique, on se base sur le type de la variable pour savoir si le nombre stocké est véritablement un nombre ou, en réalité, une lettre :

• Si on utilise le type int pour stocker le nombre 65, l'ordinateur considérera que c'est un nombre.

• En revanche, si on utilise le type char pour stocker le nombre 65, l'ordinateur se dira « C'est la lettre A ». Le type char (abréviation de character, « caractère » en français) est prévu pour stocker un caractère.

Le type char stocke donc un nombre qui est interprété comme un caractère.

Eh bien, là non plus, ce n'est pas simple ! C'est un autre problème que nous allons voir...

Les textes sont des tableaux de char

Puisque char ne peut stocker qu'une seule lettre, les programmeurs ont eu l'idée de créer... un tableau de char ! Les tableaux permettant de retrouver côte à côte en mémoire plusieurs variables d'un même type, ils sont le moyen idéal de stocker du texte (on parle aussi de « chaînes de caractères », vous comprenez maintenant pourquoi).

Ainsi, il suffit de déclarer un tableau de char comme ceci :

char texte[100];

... pour pouvoir stocker du texte (environ 100 caractères) !

Le texte n'est donc en fait qu'un assemblage de lettres stocké en mémoire dans un tableau (figure suivante).

Chaque case correspond à un char. Tous ces char mis côte à côte forment du texte.

Vous venez d'en avoir un aperçu : gérer du texte n'est pas vraiment simple. Il faut créer un tableau de char dont chaque case correspond à un caractère, il faut prévoir une taille suffisante pour stocker le texte que l'on souhaite sinon cela plante... Bref, cela fait beaucoup de choses auxquelles il faut penser.

Cela ne vous rappelle-t-il pas nos fioles chimiques ? Eh oui, tout ceci est aussi dangereux et compliqué qu'une expérience de chimiste. C'est là qu'intervient la programmation orientée objet : un développeur place le tout dans un cube facile à utiliser où il suffit d'appuyer sur des boutons. Ce cube, c'est l'objet string.

Créer un objet string

La création d'un objet ressemble beaucoup à la création d'une variable classique comme int ou double :

#include <iostream>
#include <string> // Obligatoire pour pouvoir utiliser les objets string
 
using namespace std;
 
 
int main()
{
    string maChaine; //Création d'un objet 'maChaine' de type string
 
    return 0;
}

Vous remarquerez pour commencer que, pour pouvoir utiliser des objets de type string dans le code, il est nécessaire d'inclure l'en-tête de la bibliothèque string. C'est ce que j'ai fait à la deuxième ligne.

Intéressons-nous maintenant à la ligne où je crée un objet de type string...

Il y a plusieurs façons de créer un objet, celle que vous venez de voir est la plus simple. Et, oui, c'est exactement comme si on avait créé une variable !

C'est bien tout le problème : variables et objets se ressemblent dans le code. Pour éviter la confusion, il y a des conventions (qu'on n'est pas obligé de suivre). La plus célèbre d'entre elles est la suivante :

• le type des variables commence par une minuscule (ex : int) ;

• le type des objets commence par une majuscule (ex : Voiture).

Je sais ce que vous allez me dire : « string ne commence pas par une majuscule alors que c'est un objet ! ». Il faut croire que les créateurs de string ne respectaient pas cette convention. Mais rassurez-vous, maintenant la plupart des gens mettent une majuscule au début de leurs objets (moi y compris, ce ne sera donc pas la foire dans la suite de ce cours).

Initialiser la chaîne lors de la déclaration

Pour initialiser notre objet au moment de la déclaration (et donc lui donner une valeur !), il y a plusieurs possibilités. La plus courante consiste à ouvrir des parenthèses comme nous l'avons fait jusqu'ici :

int main()
{
    string maChaine("Bonjour !");
    //Création d'un objet 'maChaine' de type string et initialisation
 
    return 0;
}

C'est la technique classique que l'on connaît déjà et qui s'applique aussi bien aux variables qu'aux objets. On dit que l'on construit l'objet.

On a maintenant créé un objet maChaine qui contient la chaîne « Bonjour ! ».

On peut l'afficher comme n'importe quelle chaîne de caractères avec un cout :

int main()
{
    string maChaine("Bonjour !");
    cout << maChaine << endl;
    //Affichage du string comme si c'était une chaîne de caractères
 
    return 0;
}

Bonjour !

Affecter une valeur à la chaîne après déclaration

Maintenant que notre objet est créé, ne nous arrêtons pas là. Changeons le contenu de la chaîne après sa déclaration :

int main()
{
    string maChaine("Bonjour !");
    cout << maChaine << endl;
    
    maChaine = "Bien le bonjour !";
    cout << maChaine << endl;
 
    return 0;
}

Bonjour !
Bien le bonjour !

Cela n'a l'air de rien mais c'est là que la magie de la POO opère. Vous, l'utilisateur, vous avez appuyé sur un bouton pour dire « Je veux maintenant que la chaîne à l'intérieur devienne « Bien le bonjour ! ». À l'intérieur de l'objet, des mécanismes (des fonctions) se sont activés lorsque vous réalisez l'opération. Ces fonctions ont vérifié, entre autres, s'il y avait de la place pour stocker la chaîne dans le tableau de char. Elles ont vu que non. Elles ont alors créé un nouveau tableau de char, suffisamment long cette fois, pour stocker la nouvelle chaîne. Et, tant qu'à faire, elles ont détruit l'ancien tableau qui ne servait plus à rien.

Et permettez-moi de vous parler franchement : ce qui s'est passé à l'intérieur de l'objet, on s'en fiche royalement !

C'est bien là tout l'intérêt de la POO : l'utilisateur n'a pas besoin de comprendre comment cela fonctionne à l'intérieur. On se moque de savoir que le texte est stocké dans un tableau de char. L'objet est en quelque sorte intelligent et gère tous les cas. Nous, nous nous contentons de l'utiliser.

Concaténation de chaînes

Imaginez que l'on souhaite concaténer (assembler) deux chaînes. En théorie, c'est compliqué à faire car il faut fusionner deux tableaux de char. En pratique, la POO nous évite de nous soucier du fonctionnement interne :

int main()
{
    string chaine1("Bonjour !");
    string chaine2("Comment allez-vous ?");
    string chaine3;
 
    chaine3 = chaine1 + chaine2; // 3... 2... 1... Concaténatioooooon
    cout << chaine3 << endl;
 
    return 0;
}

Bonjour !Comment allez-vous ?

Je le reconnais, il manque un espace au milieu. On n'a qu'à changer la ligne de la concaténation :

chaine3 = chaine1 + " " + chaine2;

Résultat :

Bonjour ! Comment allez-vous ?

C'est très simple à utiliser alors que derrière, les fioles chimiques s'activent pour assembler les deux tableaux de char.

Comparaison de chaînes

Vous en voulez encore ? Très bien !

Sachez que l'on peut comparer des chaînes entre elles à l'aide des symboles == ou != (que l'on peut donc utiliser dans un if !).

int main()
{
    string chaine1("Bonjour !");
    string chaine2("Comment allez-vous ?");
 
    if (chaine1 == chaine2) // Faux
    {
        cout << "Les chaines sont identiques." << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Les chaines sont differentes." << endl;
    }
 
    return 0;
}

Les chaines sont differentes.

À l'intérieur de l'objet, la comparaison se fait caractère par caractère entre les deux tableaux de char (à l'aide d'une boucle qui compare chacune des lettres). Nous, nous n'avons pas à nous soucier de tout cela : nous demandons à l'objet chaine1 s'il est identique à chaine2 ; il fait des calculs et nous répond très simplement par un oui ou un non.

Le type string ne s'arrête pas à ce que nous venons de voir. Comme tout objet qui se respecte, il propose un nombre important d'autres fonctionnalités qui permettent de faire tout ce dont on a besoin.

Nous n'allons pas passer en revue toutes les fonctionnalités des string (elles ne sont pas toutes indispensables et ce serait un peu long). Nous allons voir les principales, dont vous pourriez avoir besoin dans la suite du cours

Attributs et méthodes

Je vous avais dit qu'un objet était constitué de variables et de fonctions. En fait, on en reparlera plus tard mais le vocabulaire est un peu différent avec les objets. Les variables contenues à l'intérieur des objets sont appelées attributs et les fonctions sont appelées méthodes.

Imaginez que chaque méthode (fonction) que propose un objet correspond à un bouton différent sur la face avant du cube.

Pour appeler la méthode d'un objet, on utilise une écriture que vous avez déjà vue : objet.methode().

On sépare le nom de l'objet et le nom de la méthode par un point. Cela signifie « Sur l'objet indiqué, j'appelle cette méthode » (traduction : « sur le cube indiqué, j'appuie sur ce bouton pour déclencher une action »).

Quelques méthodes utiles du type string

La méthode size()

La méthode size() permet de connaître la longueur de la chaîne actuellement stockée dans l'objet de type string.

Cette méthode ne prend aucun paramètre et renvoie la longueur de la chaîne. Comme vous venez de le découvrir, il faut appeler la méthode de la manière suivante :

maChaine.size()

Essayons cela dans un code complet qui affiche la longueur d'une chaîne de caractères :

int main()
{
    string maChaine("Bonjour !");
    cout << "Longueur de la chaine : " << maChaine.size();
 
    return 0;
}

Longueur de la chaine : 9

La méthode erase()

Cette méthode très simple supprime tout le contenu de la chaîne :

int main()
{
    string chaine("Bonjour !");
    chaine.erase();
    cout << "La chaine contient : " << chaine << endl;
 
    return 0;
}

La chaine contient :

Comme on pouvait s'y attendre, la chaîne ne contient plus rien

La méthode substr()

Une autre méthode peut se révéler utile : substr(). Elle permet d'extraire une partie de la chaîne stockée dans un string.

Tenez, on va regarder son prototype, vous allez voir que c'est intéressant :

string substr( size_type index, size_type num = npos );

Cette méthode renvoie donc un objet de type string. Ce sera la sous-chaîne obtenue après « découpage ».

Elle prend deux paramètres ou, plus exactement, un paramètre obligatoire et un paramètre facultatif. En effet, num possède une valeur par défaut (npos), ce qui fait que le second paramètre ne doit pas obligatoirement être renseigné. Voyons plus en détail ce qui se cache sous ces paramètres :

• index permet d'indiquer à partir de quel caractère on doit couper (ce doit être un numéro de caractère).

• num permet d'indiquer le nombre de caractères que l'on prend. Par défaut, la valeur est npos, ce qui revient à prendre tous les caractères qui restent. Si vous indiquez 2, la méthode ne renverra que 2 caractères.

Allez, un exemple sera plus parlant, je crois :

int main()
{
    string chaine("Bonjour !");
    cout << chaine.substr(3) << endl;
 
    return 0;
}

jour !

On a demandé à couper à partir du troisième caractère, soit la lettre « j », étant donné que la première lettre correspond au caractère n°0).

On a volontairement omis le second paramètre facultatif, ce qui fait que substr() a renvoyé tous les caractères restants jusqu'à la fin de la chaîne. Essayons de renseigner le paramètre facultatif pour exclure le point d'exclamation par exemple :

int main()
{
    string chaine("Bonjour !");
    cout << chaine.substr(3, 4) << endl;
 
    return 0;
}

jour

Bingo !

On a demandé à prendre 4 caractères en partant du caractère n°3, ce qui fait qu'on a récupéré « jour ».

Comme nous l'avions vu dans le chapitre sur les tableaux, il existe une autre manière de faire pour accéder à un seul caractère. On utilise les crochets [ ] comme pour les tableaux :

string chaine("Bonjour !");
cout << chaine[3] << endl;  //Affiche la lettre 'j'

La méthode c_str()

Cette méthode est un peu particulière mais parfois fort utile. Son rôle ? Renvoyer un pointeur vers le tableau de char que contient l'objet de type string.

Quel intérêt me direz-vous ? En C++, a priori aucun. On préfère largement manipuler un objet string plutôt qu'un tableau de char car c'est plus simple et plus sûr.

Néanmoins, il peut (j'ai bien dit il peut) arriver que vous deviez envoyer à une fonction un tableau de char. Dans ce cas, la méthode c_str() vous permet de récupérer l'adresse du tableau de char qui se trouve à l'intérieur de l'objet string. Dans un chapitre précédent, nous en avons eu besoin pour indiquer le nom du fichier à ouvrir, souvenez-vous :

string const nomFichier("C:/Nanoc/scores.txt");

ofstream monFlux(nomFichier.c_str());

L'usage de c_str() reste assez rare malgré tout.

En résumé

• La programmation orientée objet est une façon de concevoir son code. On considère qu'on manipule des objets.

• Les objets sont parfois complexes à l'intérieur mais leur utilisation nous est volontairement simplifiée. C'est un des avantages de la programmation orientée objet.

• Un objet est constitué d'attributs et de méthodes, c'est-à-dire de variables et de fonctions membres.

• On appelle les méthodes de ses objets pour les modifier ou obtenir des informations.

• La gestion du texte en mémoire est en fait complexe. Pour nous simplifier les choses, le langage C++ nous propose le type string. Grâce à lui, nous pouvons créer des objets de type string et manipuler du texte sans avoir à nous soucier du fonctionnement de la mémoire.

Commençons par la question qui doit vous brûler les lèvres.

Eh bien justement, pour créer un objet, il faut d'abord créer une classe !

Je m'explique : pour construire une maison, vous avez besoin d'un plan d'architecte non ? Eh bien imaginez simplement que la classe c'est le plan et que l'objet c'est la maison.

« Créer une classe », c'est donc dessiner les plans de l'objet.

Une fois que vous avez les plans, vous pouvez faire autant de maisons que vous voulez en vous basant sur ces plans. Pour les objets c'est pareil : une fois que vous avez fait la classe (le plan), vous pouvez créer autant d'objets du même type que vous voulez (figure suivante).

Créer une classe, oui mais laquelle ?

Avant tout, il va falloir choisir la classe sur laquelle nous allons travailler.

Reprenons l'exemple sur l'architecture : allons-nous créer un appartement, une villa avec piscine, un loft spacieux ?

En clair, quel type d'objet voulons-nous être capables de créer ?

Les choix ne manquent pas. Je sais que, quand on débute, on a du mal à imaginer ce qui peut être considéré comme un objet. La réponse est : presque tout !

Vous allez voir, vous allez petit à petit avoir le feeling qu'il faut avec la POO. Puisque vous débutez, c'est moi qui vais choisir (vous n'avez pas trop le choix, de toute façon !).

Pour notre exemple, nous allons créer une classe Personnage qui va représenter un personnage de jeu de rôle (RPG).

Bon, on la crée cette classe ?

C'est parti.

Pour commencer, je vous rappelle qu'une classe est constituée (n'oubliez pas ce vocabulaire, il est fon-da-men-tal !) :

• de variables, ici appelées attributs (on parle aussi de variables membres) ;

• de fonctions, ici appelées méthodes (on parle aussi de fonctions membres).

Voici le code minimal pour créer une classe :

class Personnage
{
    
}; // N'oubliez pas le point-virgule à la fin !

Comme vous le voyez, on utilise le mot-clé class.

Il est suivi du nom de la classe que l'on veut créer. Ici, c'est Personnage.

Nous allons écrire toute la définition de la classe entre les accolades. Tout ou presque se passera donc à l'intérieur de ces accolades.

Et surtout, très important, le truc qu'on oublie au moins une fois dans sa vie : il y a un point-virgule après l'accolade fermante !

Ajout de méthodes et d'attributs

Bon, c'est bien beau mais notre classe Personnage est plutôt... vide.

Que va-t-on mettre dans la classe ? Vous le savez déjà voyons.

• des attributs : c'est le nom que l'on donne aux variables contenues dans des classes ;

• des méthodes : c'est le nom que l'on donne aux fonctions contenues dans des classes.

Le but du jeu, maintenant, c'est justement d'arriver à faire la liste de tout ce qu'on veut mettre dans notre Personnage. De quels attributs et de quelles méthodes a-t-il besoin ? C'est justement l'étape de réflexion, la plus importante. C'est pour cela que je vous ai dit au début de ce chapitre qu'il ne fallait surtout pas coder comme des barbares dès le début mais prendre le temps de réfléchir.

Par quoi commencer : les attributs ou les méthodes ? Il n'y a pas d'ordre, en fait, mais je trouve un peu plus logique de commencer par voir les attributs puis les méthodes.

Les attributs

C'est ce qui va caractériser votre classe, ici le personnage. Ce sont des variables, elles peuvent donc évoluer au fil du temps. Mais qu'est-ce qui caractérise un personnage de jeu de rôle ? Allons, un petit effort.

• Par exemple, tout personnage a un niveau de vie. Hop, cela fait un premier attribut : vie ! On dira que ce sera un int et qu'il sera compris entre 0 et 100 (0 = mort, 100 = toute la vie).

• Dans un jeu de rôle, il y a le niveau de magie, aussi appelé mana. Là encore, on va dire que c'est un int compris entre 0 et 100. Si le personnage a 0 de mana, il ne peut plus lancer de sort magique et doit attendre que son mana se recharge tout seul au fil du temps (ou boire une potion de mana !).

• On pourrait rajouter aussi le nom de l'arme que porte le joueur : nomArme. On va utiliser pour cela un string.

• Enfin, il me semble indispensable d'ajouter un attribut degatsArme, un int qui indiquerait cette fois le degré de dégâts que porte notre arme à chaque coup.

On peut donc déjà commencer à compléter la classe avec ces premiers attributs :

class Personnage
{
    int m_vie;
    int m_mana;
    string m_nomArme;
    int m_degatsArme;
};

Deux ou trois petites choses à savoir sur ce code :

• Ce n'est pas une obligation mais une grande partie des programmeurs (dont moi) a l'habitude de faire commencer tous les noms des attributs de classe par « m_ » (le « m » signifiant « membre », pour indiquer que c'est une variable membre, c'est-à-dire un attribut). Cela permet de bien différencier les attributs des variables « classiques » (contenues dans des fonctions par exemple).

• Il est impossible d'initialiser les attributs ici. Cela doit être fait via ce qu'on appelle un constructeur, comme on le verra un peu plus loin.

• Comme on utilise un objet string, il faut bien penser à rajouter un #include <string> dans votre fichier.

La chose essentielle à retenir ici, c'est que l'on utilise des attributs pour représenter la notion d'appartenance. On dit qu'un Personnagea une vie et a un niveau de magie. Il possède également une arme. Lorsque vous repérez une relation d'appartenance, il y a de fortes chances qu'un attribut soit la solution à adopter.

Les méthodes

Les méthodes, elles, sont grosso modo les actions que le personnage peut effectuer ou qu'on peut lui faire faire. Les méthodes lisent et modifient les attributs.

Voici quelques actions réalisables avec notre personnage :

• recevoirDegats : le personnage prend un certain nombre de dégâts et donc perd de la vie.

• attaquer : le personnage attaque un autre personnage avec son arme. Il inflige autant de dégâts que son arme le lui permet (c'est-à-dire degatsArme).

• boirePotionDeVie : le personnage boit une potion de vie et regagne un certain nombre de points de vie.

• changerArme : le personnage récupère une nouvelle arme plus puissante. On change le nom de l'arme et les dégâts qui vont avec.

• estVivant : renvoie true si le personnage est toujours vivant (il possède plus que 0 point de vie), sinon renvoie false.

C'est un bon début, je trouve.

On va rajouter cela dans la classe avant les attributs (en POO, on préfère présenter les méthodes avant les attributs, bien que cela ne soit pas obligatoire) :

class Personnage
{
    // Méthodes
    void recevoirDegats(int nbDegats)
    {

    }

    void attaquer(Personnage &cible)
    {

    }

    void boirePotionDeVie(int quantitePotion)
    {

    }

    void changerArme(string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme)
    {

    }

    bool estVivant()
    {

    }

    // Attributs
    int m_vie;
    int m_mana;
    string m_nomArme;
    int m_degatsArme;    
};

Ceci dit, vous devriez déjà avoir une petite idée de ce que vous allez mettre dans ces méthodes.

Par exemple, recevoirDegats retranchera le nombre de dégâts (indiqués en paramètre par nbDegats) à la vie du personnage.

La méthode attaquer est également intéressante : elle prend en paramètre... un autre personnage, plus exactement une référence vers le personnage cible que l'on doit attaquer ! Et que fera cette méthode, à votre avis ? Eh oui, elle appellera la méthode recevoirDegats de la cible pour lui infliger des dégâts.

Vous commencez à comprendre un peu comme tout cela est lié et terriblement logique ?

On met en général un peu de temps avant de correctement « penser objet ». Si vous vous dites que vous n'auriez pas pu inventer un truc comme cela tout seul, rassurez-vous : tous les débutants passent par là. À force de pratiquer, cela va venir.

Pour info, cette classe ne comporte pas toutes les méthodes que l'on pourrait y créer : par exemple, on n'utilise pas de magie ici. Le personnage attaque seulement avec une arme (une épée par exemple) et n'emploie donc pas de sort. Je laisse exprès quelques fonctions manquantes pour vous inciter à compléter la classe avec vos idées.

En résumé, un objet est bel et bien un mix de variables (les attributs) et de fonctions (les méthodes). La plupart du temps, les méthodes lisent et modifient les attributs de l'objet pour le faire évoluer.

Un objet est au final un petit système intelligent et autonome, capable de surveiller tout seul son bon fonctionnement.

Nous allons maintenant nous intéresser au concept le plus fondamental de la POO : l'encapsulation. Ne vous laissez pas effrayer par ce mot, vous allez vite comprendre ce que cela signifie.

Tout d'abord, un petit rappel. En POO, il y a deux parties bien distinctes :

• On crée des classes pour définir le fonctionnement des objets. C'est ce qu'on apprend à faire ici.

• On utilise des objets. C'est ce qu'on a appris à faire au chapitre précédent.

Il faut bien distinguer ces deux parties car cela devient ici très important.

Création de la classe :

class Personnage
{
    // Méthodes
    void recevoirDegats(int nbDegats)
    {
 
    }
 
    void attaquer(Personnage &cible)
    {
 
    }
 
    void boirePotionDeVie(int quantitePotion)
    {
 
    }
 
    void changerArme(string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme)
    {
 
    }
 
    bool estVivant()
    {
 
    }
 
    // Attributs
    int m_vie;
    int m_mana;
    string m_nomArme;
    int m_degatsArme;
};

Utilisation de l'objet :

int main()
{
    Personnage david, goliath;
    //Création de 2 objets de type Personnage : david et goliath
 
    goliath.attaquer(david); //goliath attaque david
    david.boirePotionDeVie(20); //david récupère 20 de vie en buvant une potion
    goliath.attaquer(david); //goliath réattaque david
    david.attaquer(goliath); //david contre-attaque... c'est assez clair non ?
    
    goliath.changerArme("Double hache tranchante vénéneuse de la mort", 40);
    goliath.attaquer(david);
 
 
    return 0;
}

Tenez, pourquoi n'essaierait-on pas ce code ?

Allez, on met tout dans un même fichier (en prenant soin de définir la classe avant le main()) et zou !

#include <iostream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
class Personnage
{
    // Méthodes
    void recevoirDegats(int nbDegats)
    {
 
    }
 
    void attaquer(Personnage &cible)
    {
 
    }
 
    void boirePotionDeVie(int quantitePotion)
    {
 
    }
 
    void changerArme(string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme)
    {
 
    }
 
    bool estVivant()
    {
 
    }
 
    // Attributs
    int m_vie;
    int m_mana;
    string m_nomArme;
    int m_degatsArme;
};
 
int main()
{
    Personnage david, goliath;
    //Création de 2 objets de type Personnage : david et goliath
 
    goliath.attaquer(david);    //goliath attaque david
    david.boirePotionDeVie(20); //david récupère 20 de vie en buvant une potion
    goliath.attaquer(david);    //goliath réattaque david
    david.attaquer(goliath);    //david contre-attaque... c'est assez clair non ?
    
    goliath.changerArme("Double hache tranchante vénéneuse de la mort", 40);
    goliath.attaquer(david);
 
 
    return 0;
}

Compilez et admirez... la belle erreur de compilation !

Error : void Personnage::attaquer(Personnage&) is private within this context

Encore une insulte de la part du compilateur !

Les droits d'accès

On en arrive justement au problème qui nous intéresse : celui des droits d'accès (oui, j'ai fait exprès de provoquer cette erreur de compilation ; vous ne pensiez tout de même pas que ce n'était pas prévu ? ).

Ouvrez grand vos oreilles : chaque attribut et chaque méthode d'une classe peut posséder son propre droit d'accès. Il existe grosso modo deux droits d'accès différents :

• public : l'attribut ou la méthode peut être appelé depuis l'extérieur de l'objet.

• private : l'attribut ou la méthode ne peut pas être appelé depuis l'extérieur de l'objet. Par défaut, tous les éléments d'une classe sont private.

Concrètement, qu'est-ce que cela signifie ? Qu'est-ce que « l'extérieur » de l'objet ?

Eh bien, dans notre exemple, « l'extérieur » c'est le main(). En effet, c'est là où on utilise l'objet. On fait appel à des méthodes mais, comme elles sont par défaut privées, on ne peut pas les appeler depuis le main() !

Pour modifier les droits d'accès et mettre par exemple public, il faut taper « public » suivi du symbole « : » (deux points). Tout ce qui se trouvera à la suite sera public.

Voici ce que je vous propose de faire : on va mettre en public toutes les méthodes et en privé tous les attributs.

Cela nous donne :

class Personnage
{
    // Tout ce qui suit est public (accessible depuis l'extérieur)
    public:
    
    void recevoirDegats(int nbDegats)
    {
 
    }
 
    void attaquer(Personnage &cible)
    {
 
    }
 
    void boirePotionDeVie(int quantitePotion)
    {
 
    }
 
    void changerArme(string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme)
    {
 
    }
 
    bool estVivant()
    {
 
    }
 
    // Tout ce qui suit est privé (inaccessible depuis l'extérieur)
    private:
    
    int m_vie;
    int m_mana;
    string m_nomArme;
    int m_degatsArme;
};

Tout ce qui suit le mot-clé public: est public donc toutes nos méthodes sont publiques.

Ensuite vient le mot-clé private:. Tout ce qui suit ce mot-clé est privé donc tous nos attributs sont privés.

Voilà, vous pouvez maintenant compiler ce code et vous verrez qu'il n'y a pas de problème (même si le code ne fait rien pour l'instant). On appelle des méthodes depuis le main() : comme elles sont publiques, on a le droit de le faire.

En revanche, nos attributs sont privés, ce qui veut dire qu'on n'a pas le droit de les modifier depuis le main(). En clair, on ne peut pas écrire dans le main() :

goliath.m_vie = 90;

Essayez, vous verrez que le compilateur vous ressort la même erreur que tout à l'heure : « ton bidule est private... bla bla bla... pas le droit d'appeler un élément private depuis l'extérieur de la classe ».

Mais alors... cela veut dire qu'on ne peut pas modifier la vie du personnage depuis le main() ? Eh oui ! C'est ce qu'on appelle l'encapsulation.

L'encapsulation

Oh, trois fois rien. Vous venez juste de vous faire autant d'ennemis qu'il y a de programmeurs qui font de la POO dans le monde.

Il y a une règle d'or en POO et tout découle de là. S'il vous plaît, imprimez ceci en gros sur une feuille et placardez cette feuille sur un mur de votre chambre :

Encapsulation : tous les attributs d'une classe

doivent toujours être privés

Cela a l'air bête, stupide, irréfléchi, et pourtant tout ce qui fait que la POO est un principe puissant vient de là. Je ne veux pas en voir un seul mettre un attribut en public !

Voilà qui explique pourquoi j'ai fait exprès, dès le début, de mettre les attributs en privé. Ainsi, on ne peut pas les modifier depuis l'extérieur de la classe et cela respecte le principe d'encapsulation.

Vous vous souvenez de ce schéma du chapitre précédent (figure suivante) ?

Les fioles chimiques, ce sont les attributs.

Les boutons sur la façade avant, ce sont les méthodes.

Et là, pif paf pouf, vous devriez avoir tout compris d'un coup. En effet, le but du modèle objet est justement de masquer à l'utilisateur les informations complexes (les attributs) pour éviter qu'il ne fasse des bêtises avec.

Imaginez par exemple que l'utilisateur puisse modifier la vie... qu'est-ce qui l'empêcherait de mettre 150 de vie alors que la limite maximale est 100 ? C'est pour cela qu'il faut toujours passer par des méthodes (des fonctions) qui vont d'abord vérifier qu'on fait les choses correctement avant de modifier les attributs.

Cela garantit que le contenu de l'objet reste une « boîte noire ». On ne sait pas comment cela fonctionne à l'intérieur quand on l'utilise et c'est très bien ainsi. C'est une sécurité, cela permet d'éviter de faire péter tout le bazar à l'intérieur.

Bon, on avance mais on n'a pas fini !

Voici ce que je voudrais qu'on fasse :

• séparer les méthodes en prototypes et définitions dans deux fichiers différents, pour avoir un code plus modulaire ;

• implémenter les méthodes de la classe Personnage (c'est-à-dire écrire le code à l'intérieur parce que, pour le moment, il n'y a rien).

À ce stade, notre classe figure dans le fichier main.cpp, juste au-dessus du main(). Et les méthodes sont directement écrites dans la définition de la classe. Cela fonctionne, mais c'est un peu bourrin.

Pour améliorer cela, il faut tout d'abord clairement séparer le main() (qui se trouve dans main.cpp) des classes.

Pour chaque classe, on va créer :

• un header (fichier *.h) qui contiendra les attributs et les prototypes de la classe ;

• un fichier source (fichier *.cpp) qui contiendra la définition des méthodes et leur implémentation.

Je vous propose d'ajouter à votre projet deux fichiers nommés très exactement :

• Personnage.h ;

• Personnage.cpp.

Vous devriez être capables de faire cela tous seuls avec votre IDE. Sous Code::Blocks, je passe par les menus File > New File, je saisis par exemple le nom Personnage.h avec son extension et je réponds « Oui » quand Code::Blocks me demande si je veux ajouter le nouveau fichier au projet en cours (figure suivante).

Personnage.h

Le fichier .h va donc contenir la déclaration de la classe avec les attributs et les prototypes des méthodes. Dans notre cas, pour la classe Personnage, nous obtenons :

#ifndef DEF_PERSONNAGE
#define DEF_PERSONNAGE

#include <string>

class Personnage
{
    public:

    void recevoirDegats(int nbDegats);
    void attaquer(Personnage &cible);
    void boirePotionDeVie(int quantitePotion);
    void changerArme(std::string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme);
    bool estVivant();

    private:

    int m_vie;
    int m_mana;
    std::string m_nomArme; //Pas de using namespace std, il faut donc mettrestd:: devant string
    int m_degatsArme;
};

#endif

Comme vous pouvez le constater, seuls les prototypes des méthodes figurent dans le .h. C'est déjà beaucoup plus clair.

Personnage.cpp

C'est là qu'on va écrire le code de nos méthodes (on dit qu'on implémente les méthodes).

La première chose à ne pas oublier --sinon cela va mal se passer-- c'est d'inclure <string> et Personnage.h.

On peut aussi rajouter ici un using namespace std;. On a le droit de le faire car on est dans le .cpp (n'oubliez pas ce que je vous ai dit plus tôt : il faut éviter de le mettre dans le .h).

#include "Personnage.h"

using namespace std;

Maintenant, voilà comment cela se passe : pour chaque méthode, vous devez faire précéder le nom de la méthode par le nom de la classe suivi de deux fois deux points (::). Pour recevoirDegats, voici ce que nous obtenons :

void Personnage::recevoirDegats(int nbDegats)
{

}

Cela permet au compilateur de savoir que cette méthode se rapporte à la classe Personnage. En effet, comme la méthode est ici écrite en dehors de la définition de la classe, le compilateur n'aurait pas su à quelle classe appartenait cette méthode.

Personnage::recevoirDegats

Maintenant, c'est parti : implémentons la méthode recevoirDegats. Je vous avais expliqué un peu plus haut ce qu'il fallait faire. Vous allez voir, c'est très simple :

void Personnage::recevoirDegats(int nbDegats)
{
    m_vie -= nbDegats;
    //On enlève le nombre de dégâts reçus à la vie du personnage
    
    if (m_vie < 0) //Pour éviter d'avoir une vie négative
    {
        m_vie = 0; //On met la vie à 0 (cela veut dire mort)
    }
}

La méthode modifie donc la valeur de la vie. La méthode a le droit de modifier l'attribut, car elle fait partie de la classe. Ne soyez donc pas surpris : c'est justement l'endroit où on a le droit de toucher aux attributs.

La vie est diminuée du nombre de dégâts reçus. En théorie, on aurait pu se contenter de la première instruction mais on fait une vérification supplémentaire. Si la vie est descendue en-dessous de 0 (parce que le personnage a reçu 20 de dégâts alors qu'il ne lui restait plus que 10 de vie, par exemple), on ramène la vie à 0 pour éviter d'avoir une vie négative (cela ne fait pas très pro, une vie négative). De toute façon, à 0 de vie, le personnage est considéré comme mort.

Et voilà pour la première méthode ! Allez, on enchaîne !

Personnage::attaquer

void Personnage::attaquer(Personnage &cible)
{
    cible.recevoirDegats(m_degatsArme);
    //On inflige à la cible les dégâts que cause notre arme
}

Cette méthode est peut-être très courante, elle n'en est pas moins très intéressante !

On reçoit en paramètre une référence vers un objet de type Personnage. On aurait pu recevoir aussi un pointeur mais, comme les références sont plus faciles à manipuler, on ne va pas s'en priver.

La référence concerne le personnage cible que l'on doit attaquer. Pour infliger des dégâts à la cible, on appelle sa méthode recevoirDegats en faisant : cible.recevoirDegats

Quelle quantité de dégâts envoyer à la cible ? Vous avez la réponse sous vos yeux : le nombre de points de dégâts indiqués par l'attribut m_degatsArme ! On envoie donc à la cible la valeur de m_degatsArme de notre personnage.

Personnage::boirePotionDeVie

void Personnage::boirePotionDeVie(int quantitePotion)
{
    m_vie += quantitePotion;

    if (m_vie > 100) //Interdiction de dépasser 100 de vie
    {
        m_vie = 100;
    }
}

Le personnage reprend autant de vie que ce que permet de récupérer la potion qu'il boit. On vérifie toutefois qu'il ne dépasse pas les 100 de vie car, comme on l'a dit plus tôt, il est interdit de dépasser cette valeur.

Personnage::changerArme

void Personnage::changerArme(string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme)
{
    m_nomArme = nomNouvelleArme;
    m_degatsArme = degatsNouvelleArme;
}

Pour changer d'arme, on stocke dans nos attributs le nom de la nouvelle arme ainsi que ses nouveaux dégâts. Les instructions sont très simples : on fait simplement passer dans nos attributs ce qu'on a reçu en paramètres.

Personnage::estVivant

bool Personnage::estVivant()
{
    if (m_vie > 0) //Plus de 0 de vie ?
    {
        return true; //VRAI, il est vivant !
    }
    else
    {
        return false; //FAUX, il n'est plus vivant !
    }
}

Cette méthode permet de vérifier que le personnage est toujours vivant. Elle renvoie vrai (true) s'il a plus de 0 de vie et faux (false) sinon.

Code complet de Personnage.cpp

En résumé, voici le code complet de Personnage.cpp :

#include "Personnage.h"

using namespace std;

void Personnage::recevoirDegats(int nbDegats)
{
    m_vie -= nbDegats;
    //On enlève le nombre de dégâts reçus à la vie du personnage

    if (m_vie < 0) //Pour éviter d'avoir une vie négative
    {
        m_vie = 0; //On met la vie à 0 (cela veut dire mort)
    }
}

void Personnage::attaquer(Personnage &cible)
{
    cible.recevoirDegats(m_degatsArme);
    //On inflige à la cible les dégâts que cause notre arme
}

void Personnage::boirePotionDeVie(int quantitePotion)
{
    m_vie += quantitePotion;

    if (m_vie > 100) //Interdiction de dépasser 100 de vie
    {
        m_vie = 100;
    }
}

void Personnage::changerArme(string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme)
{
    m_nomArme = nomNouvelleArme;
    m_degatsArme = degatsNouvelleArme;
}

bool Personnage::estVivant()
{
    if (m_vie > 0) // Plus de 0 de vie ?
    {
        return true; //VRAI, il est vivant !
    }
    else
    {
        return false; //FAUX, il n'est plus vivant !
    }
}

main.cpp

Retour au main(). Première chose à ne pas oublier : inclure Personnage.h pour pouvoir créer des objets de type Personnage.

#include "Personnage.h" //Ne pas oublier

Le main() reste le même que tout à l'heure, on n'a pas besoin de le modifier. Au final, le code est donc très court et le fichier main.cpp ne fait qu'utiliser les objets :

#include <iostream>
#include "Personnage.h" //Ne pas oublier

using namespace std;

int main()
{
    Personnage david, goliath;
    //Création de 2 objets de type Personnage : david et goliath

    goliath.attaquer(david); //goliath attaque david
    david.boirePotionDeVie(20); //david récupère 20 de vie en buvant une potion
    goliath.attaquer(david); //goliath réattaque david
    david.attaquer(goliath); //david contre-attaque... c'est assez clair non ? 
    goliath.changerArme("Double hache tranchante vénéneuse de la mort", 40);
    goliath.attaquer(david);

    return 0;
}

Pour le moment il faudra donc vous contenter de votre imagination. Essayez d'imaginer que David et Goliath sont bien en train de combattre (je ne veux pas vous gâcher la chute mais, normalement, c'est David qui gagne à la fin) !

En résumé

• Il est nécessaire de créer une classe pour pouvoir ensuite créer des objets.

• La classe est le plan de construction de l'objet.

• Une classe est constituée d'attributs et de méthodes (variables et fonctions).

• Les éléments qui constituent la classe peuvent être publics ou privés. S'ils sont publics, tout le monde peut les utiliser n'importe où dans le code. S'ils sont privés, seule la classe peut les utiliser.

• En programmation orientée objet, on suit la règle d'encapsulation : on rend les attributs privés, afin d'obliger les autres développeurs à utiliser uniquement les méthodes.

Reprenons. Nous avons maintenant 3 fichiers :

• main.cpp : il contient le main(), dans lequel nous avons créé deux objets de type Personnage : david et goliath.

• Personnage.h : c'est le header de la classe Personnage. Nous y faisons figurer les prototypes des méthodes et les attributs. Nous y définissons la portée (public / private) de chacun des éléments. Pour respecter le principe d'encapsulation, tous nos attributs sont privés, c'est-à-dire non accessibles de l'extérieur.

• Personnage.cpp : c'est le fichier dans lequel nous implémentons nos méthodes, c'est-à-dire dans lequel nous écrivons le code source des méthodes.

Pour l'instant, nous avons défini et implémenté pas mal de méthodes. Je voudrais vous parler ici de 2 méthodes particulières que l'on retrouve dans la plupart des classes : le constructeur et le destructeur.

• le constructeur : c'est une méthode appelée automatiquement à chaque fois que l'on crée un objet basé sur cette classe.

• le destructeur : c'est une méthode appelée automatiquement lorsqu'un objet est détruit, par exemple à la fin de la fonction dans laquelle il a été déclaré ou, si l'objet a été alloué dynamiquement avec new, lors d'un delete.

Voyons plus en détail comment fonctionnent ces méthodes un peu particulières…

Le constructeur

Comme son nom l'indique, c'est une méthode qui sert à construire l'objet. Dès qu'on crée un objet, le constructeur est automatiquement appelé.

Par exemple, lorsqu'on écrit dans le main() :

Personnage david, goliath;

le constructeur de l'objet david est appelé, ainsi que celui de l'objet goliath.

Le rôle du constructeur

Si le constructeur est appelé lors de la création de l'objet, ce n'est pas pour faire joli. En fait, le rôle principal du constructeur est d'initialiser les attributs.

En effet, souvenez-vous : nos attributs sont déclarés dans Personnage.h mais ils ne sont pas initialisés !

Revoici le code du fichier Personnage.h :

#include <string>
 
class Personnage
{
    public:
 
    void recevoirDegats(int nbDegats);
    void attaquer(Personnage &cible);
    void boirePotionDeVie(int quantitePotion);
    void changerArme(std::string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme);
    bool estVivant();
 
    
    private:
 
    int m_vie;
    int m_mana;
    std::string m_nomArme;
    int m_degatsArme;
};

Nos attributs m_vie, m_mana et m_degatsArmes ne sont pas initialisés ! Pourquoi ? Parce qu'on n'a pas le droit d'initialiser les attributs ici. C'est justement dans le constructeur qu'il faut le faire.

Créer un constructeur

Le constructeur est une méthode mais une méthode un peu particulière.

En effet, pour créer un constructeur, il y a deux règles à respecter :

• Il faut que la méthode ait le même nom que la classe. Dans notre cas, la méthode devra donc s'appeler « Personnage ».

• La méthode ne doit rien renvoyer, pas même void ! C'est une méthode sans aucun type de retour.

Si on déclare son prototype dans Personnage.h, cela donne le code suivant :

#include <string>
 
class Personnage
{
    public:
 
    Personnage(); //Constructeur
    void recevoirDegats(int nbDegats);
    void attaquer(Personnage &cible);
    void boirePotionDeVie(int quantitePotion);
    void changerArme(std::string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme);
    bool estVivant();
 
 
    private:
 
    int m_vie;
    int m_mana;
    std::string m_nomArme;
    int m_degatsArme;
};

Le constructeur se voit du premier coup d'œil : déjà parce qu'il n'a aucun type de retour, ensuite parce qu'il porte le même nom que la classe.

Et si on en profitait pour coder ce constructeur dans Personnage.cpp ?

Voici à quoi pourrait ressembler son implémentation :

Personnage::Personnage()
{
    m_vie = 100;
    m_mana = 100;
    m_nomArme = "Épée rouillée";
    m_degatsArme = 10;
}

Vous noterez une fois de plus qu'il n'y a pas de type de retour, pas même void (c'est une erreur que l'on fait souvent, c'est pourquoi j'insiste sur ce point).

J'ai choisi de mettre la vie et le mana à 100, le maximum, ce qui est logique. J'ai affecté par défaut une arme appelée « Épée rouillée » qui fait 10 de dégâts à chaque coup.

Et voilà ! Notre classe Personnage a un constructeur qui initialise les attributs, elle est désormais pleinement utilisable.

Maintenant, à chaque fois que l'on crée un objet de type Personnage, celui-ci est initialisé à 100 points de vie et de mana, avec l'arme « Épée rouillée ». Nos deux compères david et goliath commencent donc à égalité lorsqu'ils sont créés dans le main() :

Personnage david, goliath; //Les constructeurs de david et goliath sont appelés

Autre façon d'initialiser avec un constructeur : la liste d'initialisation

Le C++ permet d'initialiser les attributs de la classe d'une autre manière (un peu déroutante) appelée liste d'initialisation. C'est une technique que je vous recommande d'utiliser quand vous le pouvez (c'est celle que nous utiliserons dans ce cours).

Reprenons le constructeur que nous venons de créer :

Personnage::Personnage()
{
    m_vie = 100;
    m_mana = 100;
    m_nomArme = "Épée rouillée";
    m_degatsArme = 10;
}

Le code que vous allez voir ci-dessous produit le même effet :

Personnage::Personnage() : m_vie(100), m_mana(100), m_nomArme("Épée rouillée"), m_degatsArme(10)
{
    //Rien à mettre dans le corps du constructeur, tout a déjà été fait !
}

La nouveauté, c'est qu'on rajoute un symbole deux-points (:) suivi de la liste des attributs que l'on veut initialiser avec, entre parenthèses, la valeur. Avec ce code, on initialise la vie à 100, le mana à 100, l'attribut m_nomArme à « Épée rouillée », etc.

Cette technique est un peu surprenante, surtout que, du coup, on n'a plus rien à mettre dans le corps du constructeur entre les accolades : tout a déjà été fait avant ! Elle a toutefois l'avantage d'être « plus propre » et se révèlera pratique dans la suite du chapitre.

On utilisera donc autant que possible les listes d'initialisation avec les constructeurs, c'est une bonne habitude à prendre.

Surcharger le constructeur

Vous savez qu'en C++, on a le droit de surcharger les fonctions, donc de surcharger les méthodes. Et comme le constructeur est une méthode, on a le droit de le surcharger lui aussi.

Pourquoi je vous en parle ? Ce n'est pas par hasard : en fait, le constructeur est une méthode que l'on a tendance à beaucoup surcharger. Cela permet de créer un objet de plusieurs façons différentes.

Pour l'instant, on a créé un constructeur sans paramètre :

Personnage();

On appelle cela : le constructeur par défaut (il fallait bien lui donner un nom, le pauvre).

Supposons que l'on souhaite créer un personnage qui ait dès le départ une meilleure arme… comment faire ?

C'est là que la surcharge devient utile. On va créer un deuxième constructeur qui prendra en paramètre le nom de l'arme et ses dégâts.

Dans Personnage.h, on rajoute donc ce prototype :

Personnage(std::string nomArme, int degatsArme);

L'implémentation dans Personnage.cpp sera la suivante :

Personnage::Personnage(string nomArme, int degatsArme) : m_vie(100), m_mana(100),m_nomArme(nomArme), m_degatsArme(degatsArme)
{
 
}

Vous noterez ici tout l'intérêt de préfixer les attributs par « m_ » : ainsi, on peut faire la différence dans le code entre m_nomArme, qui est un attribut, et nomArme, qui est le paramètre envoyé au constructeur.

Ici, on place simplement dans l'attribut de l'objet le nom de l'arme envoyé en paramètre. On recopie juste la valeur. C'est tout bête mais il faut le faire, sinon l'objet ne se « souviendra pas » du nom de l'arme qu'il possède.

La vie et le mana, eux, sont toujours fixés à 100 (il faut bien les initialiser) ; mais l'arme, quant à elle, peut maintenant être renseignée par l'utilisateur lorsqu'il crée l'objet.

Souvenez-vous : l'utilisateur, c'est celui qui crée et utilise les objets. Le concepteur, c'est celui qui crée les classes.

Dans notre cas, la création des objets est faite dans le main(). Pour le moment, la création de nos objets ressemble à cela :

Personnage david, goliath;

Comme on n'a spécifié aucun paramètre, c'est le constructeur par défaut (celui sans paramètre) qui sera appelé.

Maintenant, supposons que l'on veuille donner dès le départ une meilleure arme à Goliath ; on indique entre parenthèses le nom et la puissance de cette arme :

Personnage david, goliath("Épée aiguisée", 20);

Goliath est équipé dès sa création de l'épée aiguisée. David est équipé de l'arme par défaut, l'épée rouillée.

Comme on n'a spécifié aucun paramètre lors de la création de david, c'est le constructeur par défaut qui sera appelé pour lui. Pour goliath, comme on a spécifié des paramètres, c'est le constructeur qui prend en paramètre un string et un int qui sera appelé.

Exercice : on aurait aussi pu permettre à l'utilisateur de modifier la vie et le mana de départ mais je ne l'ai pas fait ici. Ce n'est pas compliqué, vous pouvez l'écrire pour vous entraîner. Cela vous fera un troisième constructeur surchargé.

Le destructeur

Le destructeur est une méthode appelée lorsque l'objet est supprimé de la mémoire. Son principal rôle est de désallouer la mémoire (via des delete) qui a été allouée dynamiquement.

Dans le cas de notre classe Personnage, on n'a fait aucune allocation dynamique (il n'y a aucun new). Le destructeur est donc inutile. Cependant, vous en aurez certainement besoin un jour ou l'autre car on est souvent amené à faire des allocations dynamiques.

Tenez, l'objet string par exemple, vous croyez qu'il fonctionne comment ? Il a un destructeur qui lui permet, juste avant la destruction de l'objet, de supprimer le tableau de char qu'il a alloué dynamiquement en mémoire. Il fait donc un delete sur le tableau de char, ce qui permet de garder une mémoire propre et d'éviter les fameuses « fuites de mémoire ».

Créer un destructeur

Bien que ce soit inutile dans notre cas (je n'ai pas utilisé d'allocation dynamique pour ne pas trop compliquer les choses tout de suite), je vais vous montrer comment on crée un destructeur. Voici les règles à suivre :

• Un destructeur est une méthode qui commence par un tilde ( ) suivi du nom de la classe.

• Un destructeur ne renvoie aucune valeur, pas même void (comme le constructeur).

• Et, nouveauté : le destructeur ne peut prendre aucun paramètre. Il y a donc toujours un seul destructeur, il ne peut pas être surchargé.

Dans Personnage.h, le prototype du destructeur sera donc :

 Personnage();

Dans Personnage.cpp, l'implémentation sera :

Personnage:: Personnage()
{
    /* Rien à mettre ici car on ne fait pas d'allocation dynamique
    dans la classe Personnage. Le destructeur est donc inutile mais
    je le mets pour montrer à quoi cela ressemble.
    En temps normal, un destructeur fait souvent des delete et quelques
    autres vérifications si nécessaire avant la destruction de l'objet. */
}

Bon, vous l'aurez compris, mon destructeur ne fait rien. Ce n'était même pas la peine de le créer (il n'est pas obligatoire après tout).

Cela vous montre néanmoins la procédure à suivre. Soyez rassurés, nous ferons des allocations dynamiques plus tôt que vous ne le pensez et nous aurons alors grand besoin du destructeur pour désallouer la mémoire !

Les méthodes constantes sont des méthodes de « lecture seule ». Elles possèdent le mot-clé constà la fin de leur prototype et de leur déclaration.

Quand vous dites « ma méthode est constante », vous indiquez au compilateur que votre méthode ne modifie pas l'objet, c'est-à-dire qu'elle ne modifie la valeur d'aucun de ses attributs. Par exemple, une méthode qui se contente d'afficher à l'écran des informations sur l'objet est une méthode constante : elle ne fait que lire les attributs. En revanche, une méthode qui met à jour le niveau de vie d'un personnage ne peut pas être constante.

On l'utilise ainsi :

//Prototype de la méthode (dans le .h) :
void maMethode(int parametre) const;
 
 
//Déclaration de la méthode (dans le .cpp) :
void MaClasse::maMethode(int parametre) const
{
 
}

On utilisera le mot-clé const sur des méthodes qui se contentent de renvoyer des informations sans modifier l'objet. C'est le cas par exemple de la méthode estVivant(), qui indique si le personnage est toujours vivant ou non. Elle ne modifie pas l'objet, elle se contente de vérifier le niveau de vie.

bool Personnage::estVivant() const
{
    if (m_vie > 0)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

On pourrait trouver d'autres exemples de méthodes concernées. Pensez par exemple à la méthode size() de la classe string : elle ne modifie pas l'objet, elle ne fait que nous informer de la longueur du texte contenu dans la chaîne.

Cela sert principalement à 3 choses :

• Pour vous : vous savez que votre méthode ne fait que lire les attributs et vous vous interdisez dès le début de les modifier. Si par erreur vous tentez d'en modifier un, le compilateur plante en vous reprochant de ne pas respecter la règle que vous vous êtes fixée. Et cela, c'est bien.

• Pour les utilisateurs de votre classe : c'est très important aussi pour eux, cela leur indique que la méthode se contente de renvoyer un résultat et qu'elle ne modifie pas l'objet. Dans une documentation, le mot-clé const apparaît dans le prototype de la méthode et c'est un excellent indicateur de ce qu'elle fait, ou plutôt de ce qu'elle ne peut pas faire (cela pourrait se traduire par : « cette méthode ne modifiera pas votre objet »).

• Pour le compilateur : si vous vous rappelez le chapitre sur les variables, je vous conseillais de toujours déclarer const ce qui peut l'être. Nous sommes ici dans le même cas. On offre des garanties aux utilisateurs de la classe et on aide le compilateur à générer du code binaire de meilleure qualité.

La programmation orientée objet devient vraiment intéressante et puissante lorsqu'on se met à combiner plusieurs objets entre eux. Pour l'instant, nous n'avons créé qu'une seule classe : Personnage.

Or en pratique, un programme objet est un programme constitué d'une multitude d'objets différents !

Il n'y a pas de secret, c'est en pratiquant que l'on apprend petit à petit à penser objet.

Ce que nous allons voir par la suite ne sera pas nouveau : vous allez réutiliser tout ce que vous savez déjà sur la création de classes, de manière à améliorer notre petit RPG et à vous entraîner à manipuler encore plus d'objets.

La classe Arme

Je vous propose dans un premier temps de créer une nouvelle classe Arme. Plutôt que de mettre les informations de l'arme (m_nomArme, m_degatsArme) directement dans Personnage, nous allons l'équiper d'un objet de type Arme. Le découpage de notre programme sera alors un peu plus dans la logique d'un programme orienté objet.

Qui dit nouvelle classe dit deux nouveaux fichiers :

• Arme.h : contient la définition de la classe ;

• Arme.cpp : contient l'implémentation des méthodes de la classe.

Arme.h

Voici ce que je propose de mettre dans Arme.h :

#ifndef DEF_ARME
#define DEF_ARME

#include <iostream>
#include <string>
 
class Arme
{
    public:
 
    Arme();
    Arme(std::string nom, int degats);
    void changer(std::string nom, int degats);
    void afficher() const;
 
    private:
 
    std::string m_nom;
    int m_degats;
};
 
#endif

Mis à part les include qu'il ne faut pas oublier, le reste de la classe est très simple.

On met le nom de l'arme et ses dégâts dans des attributs et, comme ce sont des attributs, on vérifie qu'ils sont bien privés (pensez à l'encapsulation). Vous remarquerez qu'au lieu de m_nomArme et m_degatsArme, j'ai choisi de nommer mes attributs m_nom et m_degats tout simplement. Si l'on y réfléchit, c'est en effet plus logique : on est déjà dans la classe Arme, ce n'est pas la peine de repréciser dans les attributs qu'il s'agit de l'arme, on le sait !

Ensuite, on ajoute un ou deux constructeurs, une méthode pour changer d'arme à tout moment, et une autre (allez, soyons fous) pour afficher le contenu de l'arme.

Reste à implémenter toutes ces méthodes dans Arme.cpp. Mais c'est facile, vous savez déjà le faire.

Arme.cpp

Entraînez-vous à écrire Arme.cpp, c'est tout bête, les méthodes font au maximum deux lignes. Bref, c'est à la portée de tout le monde.

Voici mon Arme.cpp pour comparer :

#include "Arme.h"
 
using namespace std;
 
Arme::Arme() : m_nom("Épée rouillée"), m_degats(10)
{
 
}
 
Arme::Arme(string nom, int degats) : m_nom(nom), m_degats(degats)
{
 
}
 
void Arme::changer(string nom, int degats)
{
    m_nom = nom;
    m_degats = degats;
}
 
void Arme::afficher() const
{
    cout << "Arme : " << m_nom << " (Dégâts : " << m_degats << ")" << endl;
}

N'oubliez pas d'inclure Arme.h si vous voulez que cela fonctionne.

Et ensuite ?

Notre classe Arme est créée, de ce côté tout est bon. Mais maintenant, il faut adapter la classe Personnage pour qu'elle utilise non pas m_nomArme et m_degatsArme, mais un objet de type Arme.

Et là… les choses se compliquent.

Adapter la classe Personnage pour utiliser la classe Arme

La classe Personnage va subir quelques modifications pour utiliser la classe Arme. Restez attentifs car utiliser un objet dans un objet, c'est un peu particulier.

Personnage.h

Zou, direction le .h. On commence par enlever les deux attributs m_nomArme et m_degatsArme qui ne servent plus à rien.

Les méthodes n'ont pas besoin d'être changées. En fait, il vaut mieux ne pas y toucher. Pourquoi ? Parce que les méthodes peuvent déjà être utilisées par quelqu'un (par exemple dans notre main()). Si on les renomme ou si on en supprime, le programme ne fonctionnera plus.

Ce n'est peut-être pas grave pour un si petit programme mais, dans le cas d'un gros programme, si on supprime une méthode, c'est la catastrophe assurée dans le reste du programme. Et je ne vous parle même pas de ceux qui écrivent des bibliothèques C++ : si, d'une version à l'autre des méthodes disparaissent, tous les programmes qui utilisent la bibliothèque ne fonctionneront plus !

Je vais peut-être vous surprendre en vous disant cela mais c'est là tout l'intérêt de la programmation orientée objet, et plus particulièrement de l'encapsulation : on peut changer les attributs comme on veut, vu qu'ils ne sont pas accessibles de l'extérieur ; on ne court pas le risque que quelqu'un les utilise déjà dans le programme.

En revanche, pour les méthodes, faites plus attention. Vous pouvez ajouter de nouvelles méthodes, modifier l'implémentation de celles existantes, mais pas en supprimer ou en renommer, sinon l'utilisateur risque d'avoir des problèmes.

Cette petite réflexion sur l'encapsulation étant faite (vous en comprendrez tout le sens avec la pratique), il faut ajouter un objet de type Arme à notre classe Personnage.

Voici mon nouveau Personnage.h :

#ifndef DEF_PERSONNAGE
#define DEF_PERSONNAGE
 
#include <iostream>
#include <string>
\surligne{#include "Arme.h" //Ne PAS oublier d'inclure Arme.h pour en avoir la définition}
 
class Personnage
{
    public:
 
    Personnage();
    Personnage(std::string nomArme, int degatsArme);
     Personnage();
    void recevoirDegats(int nbDegats);
    void attaquer(Personnage &cible);
    void boirePotionDeVie(int quantitePotion);
    void changerArme(std::string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme);
    bool estVivant() const;
 
 
    private:
 
    int m_vie;
    int m_mana;
    \surligne{Arme m_arme; //Notre Personnage possède une Arme}
};
 
#endif

Personnage.cpp

Nous n'avons besoin de changer que les méthodes qui utilisent l'arme, pour les adapter.

On commence par les constructeurs :

Personnage::Personnage() : m_vie(100), m_mana(100)
{
 
}
 
Personnage::Personnage(string nomArme, int degatsArme) : m_vie(100), m_mana(100),m_arme(nomArme, degatsArme)
{
 
}

Notre objet m_arme est ici initialisé avec les valeurs reçues en paramètre par Personnage (nomArme, degatsArme). C'est là que la liste d'initialisation devient utile. En effet, on n'aurait pas pu initialiser m_arme sans une liste d'initialisation !

Peut-être ne voyez-vous pas bien pourquoi. Si je peux vous donner un conseil, c'est de ne pas vous prendre la tête à essayer de comprendre ici le pourquoi du comment. Contentez-vous de toujours utiliser les listes d'initialisation avec vos constructeurs, cela vous évitera bien des problèmes.

Revenons au code.

Dans le premier constructeur, c'est le constructeur par défaut de la classe Arme qui est appelé tandis que, dans le second, on appelle celui qui prend en paramètre un string et un int.

La méthode recevoirDegats n'a pas besoin de changer.

En revanche, la méthode attaquer est délicate. En effet, on ne peut pas faire :

void Personnage::attaquer(Personnage &cible)
{
    cible.recevoirDegats(m_arme.m_degats);
}

Pourquoi est-ce interdit ? Parce que m_degats est un attribut et que, comme tout attribut qui se respecte, il est privé ! Diantre… Nous sommes en train d'utiliser la classe Arme au sein de la classe Personnage et, comme nous sommes utilisateurs, nous ne pouvons pas accéder aux éléments privés.

Comment résoudre le problème ? Il n'y a pas 36 solutions. Cela va peut-être vous surprendre mais on doit créer une méthode pour récupérer la valeur de cet attribut. Cette méthode est appelée accesseur et commence généralement par le préfixe « get » (« récupérer », en anglais). Dans notre cas, notre méthode s'appellerait getDegats.

On conseille généralement de rajouter le mot-clé const aux accesseurs pour en faire des méthodes constantes, puisqu'elles ne modifient pas l'objet.

int Arme::getDegats() const
{
    return m_degats;
}

N'oubliez pas de mettre à jour Arme.h avec le prototype, qui sera le suivant :

int getDegats() const;

Voilà, cela peut paraître idiot et pourtant, c'est une sécurité nécessaire. On est parfois obligé de créer une méthode qui fait seulement un return pour accéder indirectement à un attribut.

Vous pouvez maintenant retourner dans Personnage.cpp et écrire :

void Personnage::attaquer(Personnage &cible)
{
    cible.recevoirDegats(m_arme.getDegats());
}

getDegats renvoie le nombre de dégâts, qu'on envoie à la méthode recevoirDegats de la cible. Pfiou !

Le reste des méthodes n'a pas besoin de changer, à part changerArme de la classe Personnage :

void Personnage::changerArme(string nomNouvelleArme, int degatsNouvelleArme)
{
    m_arme.changer(nomNouvelleArme, degatsNouvelleArme);
}

On appelle la méthode changer de m_arme.

Le Personnage répercute donc la demande de changement d'arme à la méthode changer de son objet m_arme.

Comme vous pouvez le voir, on peut faire communiquer des objets entre eux, à condition d'être bien organisé et de se demander à chaque instant « est-ce que j'ai le droit d'accéder à cet élément ou pas ? ».

N'hésitez pas à créer des accesseurs si besoin est : même si cela peut paraître lourd, c'est la bonne méthode. En aucun cas vous ne devez mettre un attribut public pour simplifier un problème. Vous perdriez tous les avantages et la sécurité de la POO (et vous n'auriez aucun intérêt à continuer le C++ dans ce cas).

Nos personnages combattent dans le main(), mais… nous ne voyons rien de ce qui se passe. Il serait bien d'afficher l'état de chacun des personnages pour savoir où ils en sont.

Je vous propose de créer une méthode afficherEtat dans Personnage. Cette méthode sera chargée de faire des cout pour afficher dans la console la vie, le mana et l'arme du personnage.

Prototype et include

On rajoute le prototype, tout bête, dans le .h :

void afficherEtat() const;

Implémentation

Implémentons ensuite la méthode. C'est simple, on a simplement à faire des cout. Grâce aux attributs, on peut faire apparaître toutes les informations relatives au personnage :

void Personnage::afficherEtat() const
{
    cout << "Vie : " << m_vie << endl;
    cout << "Mana : " << m_mana << endl;
    m_arme.afficher();
}

Comme vous pouvez le voir, les informations sur l'arme sont demandées à l'objet m_armevia sa méthode afficher(). Encore une fois, les objets communiquent entre eux pour récupérer les informations dont ils ont besoin.

Appel de afficherEtat dans le main()

Bien, tout cela c'est bien beau mais, tant qu'on n'appelle pas la méthode, elle ne sert à rien

Je vous propose donc de compléter le main() et de rajouter à la fin les appels de méthode :

int main()
{
    //Création des personnages
    Personnage david, goliath("Épée aiguisée", 20);
 
    //Au combat !
    goliath.attaquer(david);
    david.boirePotionDeVie(20);
    goliath.attaquer(david);
    david.attaquer(goliath);
    goliath.changerArme("Double hache tranchante vénéneuse de la mort", 40);
    goliath.attaquer(david);
 
    //Temps mort ! Voyons voir la vie de chacun…
    cout << "David" << endl;
    david.afficherEtat();
    cout << endl << "Goliath" << endl;
    goliath.afficherEtat();
 
    return 0;
}

On peut enfin exécuter le programme et voir quelque chose dans la console !

David
Vie : 40
Mana : 100
Arme : Épée rouillée (Degats : 10)
 
Goliath
Vie : 90
Mana : 100
Arme : Double hache tranchante vénéneuse de la mort (Degats : 40)

Pour que vous puissiez vous faire une bonne idée du projet dans son ensemble, je vous propose de télécharger un fichier zip contenant :

• main.cpp

• Personnage.cpp

• Personnage.h

• Arme.cpp

• Arme.h

Télécharger le projet RPG (3 Ko)

Je vous invite à faire des tests pour vous entraîner. Par exemple :

• Continuez à faire combattre david et goliath dans le main() en affichant leur état de temps en temps.

• Introduisez un troisième personnage dans l'arène pour rendre le combat plus \sout{brutal} intéressant.

• Rajoutez un attribut m_nom pour stocker le nom du personnage dans l'objet. Pour le moment, nos personnages ne savent même pas comment ils s'appellent, c'est un peu bête.

Du coup, je pense qu'il faudrait modifier les constructeurs et obliger l'utilisateur à indiquer un nom pour le personnage lors de sa création… à moins que vous ne donniez un nom par défaut si rien n'est précisé ? À vous de choisir !

• Rajoutez des cout dans les autres méthodes de Personnage pour indiquer à chaque fois ce qui est en train de se passer (« machin boit une potion qui lui redonne 20 points de vie »).

• Rajoutez d'autres méthodes au gré de votre imagination… et pourquoi pas des attaques magiques qui utilisent du mana ?

• Enfin, pour l'instant, le combat est écrit dans le main() mais vous pourriez laisser le joueur choisir les attaques dans la console à l'aide de cin.

Prenez cet exercice très au sérieux, ceci est peut-être la base de votre futur MMORPG (« Un jeu de rôle massivement multi-joueurs », si vous préférez) révolutionnaire !

Si vous commencez à voir des objets partout, c'est bon signe ! C'est ce que l'on appelle « penser objet ».

Croyez-moi si vous le voulez mais je ne vous demande même pas vraiment d'être capables de programmer tout ce qu'on vient de voir en C++. Je veux que vous reteniez le principe, le concept, comment tout cela est agencé.

Et pour retenir, rien de tel qu'un méga schéma bien mastoc, non ? Ouvrez grand vos yeux, je veux que vous soyez capables de reproduire la figure suivante les yeux fermés la tête en bas avec du poil à gratter dans le dos !

En résumé

• Le constructeur est une méthode appelée automatiquement lorsqu'on crée l'objet. Le destructeur, lui, est appelé lorsque l'objet est supprimé.

• On peut surcharger un constructeur, c'est-à-dire créer plusieurs constructeurs. Cela permet de créer un objet de différentes manières.

• Une méthode constante est une méthode qui ne change pas l'objet. Cela signifie que les attributs ne sont pas modifiés par la méthode.

• Puisque le principe d'encapsulation impose de protéger les attributs, on crée des méthodes très simples appelées accesseurs qui renvoient la valeur d'un attribut. Par exemple, getDegats() renvoie la valeur de l'attribut degats.

• Un objet peut contenir un autre objet au sein de ses attributs.

• La programmation orientée objet impose un code très structuré. C'est ce qui rend le code souple, pérenne et réutilisable.

Qu'est-ce que c'est ?

Le principe est très simple. Supposons que vous ayez créé une classe pour stocker une durée (par exemple 4h23m) et que vous ayez deux objets de type Duree que vous voulez additionner pour connaître la durée totale.

En temps normal, il faudrait créer une fonction :

resultat = additionner(duree1, duree2);

La fonction additionner réaliserait ici la somme de duree1 et duree2, et stockerait la valeur ainsi obtenue dans resultat.

Cela fonctionne mais ce n'est pas franchement lisible. Ce que je vous propose dans ce chapitre, c'est d'être capables d'écrire cela :

resultat = duree1 + duree2;

En clair, on fait ici comme si les objets étaient de simples nombres. Mais comme un objet est bien plus complexe qu'un nombre (vous avez eu l'occasion de vous en rendre compte), il faut expliquer à l'ordinateur comment effectuer l'opération.

La classe Duree pour nos exemples

Toutes les classes ne sont pas forcément adaptées à la surcharge d'opérateurs. Ainsi, additionner des objets de type Personnage serait pour le moins inutile.

Nous allons donc changer d'exemple, ce sera l'occasion de vous aérer un peu l'esprit, sinon vous allez finir par croire que le C++ ne sert qu'à créer des RPG.

Cette classe Duree sera capable de stocker des heures, des minutes et des secondes. Rassurez-vous, c'est une classe relativement facile à écrire (plus facile que Personnage en tout cas !), cela ne devrait vous poser aucun problème si vous avez compris les chapitres précédents.

Duree.h

#ifndef DEF_DUREE
#define DEF_DUREE
 
class Duree
{
    public:
 
    Duree(int heures = 0, int minutes = 0, int secondes = 0);
 
    private:
 
    int m_heures;
    int m_minutes;
    int m_secondes;
};
 
#endif

Chaque objet de type Duree stockera un certain nombre d'heures, de minutes et de secondes.

Vous noterez que j'ai utilisé des valeurs par défaut au cas où l'utilisateur aurait la flemme de les préciser.

On pourra donc créer un objet de plusieurs façons différentes :

Duree chrono; // Pour stocker 0 heure, 0 minute et 0 seconde
Duree chrono(5); // Pour stocker 5 heures, 0 minute et 0 seconde
Duree chrono(5, 30); // Pour stocker 5 heures, 30 minutes et 0 seconde
Duree chrono(0, 12, 55); // Pour stocker 0 heure, 12 minutes et 55 secondes

Duree.cpp

L'implémentation de notre constructeur est expédiée en 30 secondes, montre en main.

#include "Duree.h"
 
Duree::Duree(int heures, int minutes, int secondes) : m_heures(heures), m_minutes(minutes), m_secondes(secondes)
{
}

Et dans main.cpp ?

Pour l'instant notre main.cpp ne déclare que deux objets de type Duree, que j'initialise un peu au hasard :

int main()
{
    Duree duree1(0, 10, 28), duree2(0, 15, 2);
 
    return 0;
}

Voilà, nous sommes maintenant prêts à affronter les surcharges d'opérateurs !

Nous allons commencer par voir les opérateurs mathématiques les plus classiques, à savoir l'addition (+), la soustraction (-), la multiplication (*), la division (/) et le modulo (%).

Une fois que vous aurez appris à vous servir de l'un d'entre eux, vous verrez que vous saurez vous servir de tous les autres.

Pour être capables d'utiliser le symbole « + » entre deux objets, vous devez créer une fonction ayant précisément pour nom operator+ et dotée du prototype :

Objet operator+(Objet const& a, Objet const& b);

La fonction reçoit deux références sur les objets (références constantes, qu'on ne peut donc pas modifier) à additionner.

À coté de notre classe Duree, on doit donc rajouter cette fonction (ici dans le .h) :

Duree operator+(Duree const& a, Duree const& b);

C'est la première fois que vous utilisez des références constantes. Au chapitre 7, je vous avais expliqué que, lors d'un passage par référence, la variable (ou l'objet) n'est pas copiée. Notre classe Duree contient trois entiers, utiliser une référence permet donc d'éviter la copie inutile de ces trois entiers. Ici, le gain est assez négligeable mais, si vous prenez un objet de type string, qui peut contenir un texte très long, la copie prendra alors un temps important. C'est pour cela que, lorsque l'on manipule des objets, on préfère utiliser des références. Cependant, on aimerait bien que les fonctions ou méthodes ne modifient pas l'objet reçu. C'est pour cela que l'on utilise une référence constante.

Quand on fait $a+b$, $a$ et $b$ ne doivent pas être modifiés. Le mot-clé const est donc essentiel ici.

Mode d'utilisation

Dès le moment où vous avez créé cette fonction operator+, vous pouvez additionner deux objets de type Duree :

resultat = duree1 + duree2;

Ce n'est pas de la magie. En fait le compilateur « traduit » cela par :

resultat = operator+(duree1, duree2);

C'est bien plus classique et compréhensible pour lui.

Il appelle donc la fonction operator+ en passant en paramètres duree1 et duree2. La fonction, elle, renvoie un résultat de type Duree.

Les opérateurs raccourcis

Ce n'est pas le seul moyen d'effectuer une addition ! Rappelez-vous les versions raccourcies des opérateurs. À côté de +, on trouvait +=, et ainsi de suite pour les autres opérateurs. Contrairement à +, qui est une fonction, += est une méthode de la classe. Voici son prototype :

Duree& operator+=(Duree const& duree);

Elle reçoit en argument une autre Duree à additionner et renvoie une référence sur l'objet lui-même. Nous verrons plus loin à quoi sert cette référence.

Nous voici donc avec deux manières d'effectuer une addition.

resultat = duree1 + duree2; //Utilisation de operator+

duree1 += duree2; //Utilisation de la méthode operator+= de l'objet 'duree1'

Vous vous en doutez peut-être, les corps de ces fonctions seront très semblables. Si l'on sait faire le calcul avec +, il ne faut qu'une petite modification pour obtenir celui de +=, et vice-versa. C'est somme toute deux fois la même opération mathématique.

Les programmeurs sont des fainéants et écrire deux fois la même fonction devient vite ennuyeux. C'est pourquoi on utilise généralement une de ces deux opérations pour définir l'autre. Et la règle veut que l'on définisse operator+ en appelant la méthode operator+=.

Prenons un exemple plus simple que des Duree, des int par exemple, et analysons ce qui se passe quand on cherche à les additionner.

int a(4), b(5), c(0);
c = a + b;  //c vaut 9

On prend la variable a, on lui ajoute b et on met le tout dans c. Cela revient presque à écrire :

int a(4), b(5), c(0);
a += b;
c = a;   //c vaut 9 mais a vaut également 9

La différence est que, dans ce deuxième exemple, la variable a a changé de valeur. Si par contre on effectue une copie de a avant de la modifier, ce problème disparaît.

int a(4), b(5), c(0);
int copie(a);
copie += b;
c = copie; //c vaut 9 et a vaut toujours 4

On peut donc effectuer l'opération + en faisant une copie suivie d'un +=. C'est ce principe que l'on va utiliser pour définir la fonction operator+ pour notre classe Duree. Parfois, il faut beaucoup réfléchir pour être fainéant.

Duree operator+(Duree const& a, Duree const& b)
{
    Duree copie(a);
    copie += b;
    return copie;
}

Et voilà ! Il ne nous reste plus qu'à définir la méthode operator+=.

Implémentation de +=

L'implémentation n'est pas vraiment compliquée mais il va quand même falloir réfléchir un peu. En effet, ajouter des secondes, minutes et heures cela va, mais il faut faire attention à la retenue si les secondes ou minutes dépassent 60.

Je vous recommande d'essayer d'écrire la méthode vous-mêmes, c'est un excellent exercice algorithmique, cela entretient le cerveau et cela vous rend meilleur programmeur.

Voici ce que donne mon implémentation pour ceux qui ont besoin de la solution :

Duree& Duree::operator+=(const Duree &duree2)
{
    //1 : ajout des secondes
    m_secondes += duree2.m_secondes;
    //Exceptionnellement autorisé car même classe
    
    //Si le nombre de secondes dépasse 60, on rajoute des minutes
    //Et on met un nombre de secondes inférieur à 60
    m_minutes += m_secondes / 60;
    m_secondes %= 60;

    //2 : ajout des minutes
    m_minutes += duree2.m_minutes;
    //Si le nombre de minutes dépasse 60, on rajoute des heures
    //Et on met un nombre de minutes inférieur à 60
    m_heures += m_minutes / 60;
    m_minutes %= 60;

    //3 : ajout des heures
    m_heures += duree2.m_heures;

    return *this;
}

Ce n'est pas un algorithme ultra-complexe mais, comme je vous avais dit, il faut réfléchir un tout petit peu quand même pour pouvoir l'écrire.

Comme nous sommes dans une méthode de la classe, nous pouvons directement modifier les attributs. On y ajoute les heures, minutes et secondes de l'objet reçu en paramètre, à savoir duree2. On a ici exceptionnellement le droit d'accéder directement aux attributs de cet objet car on se trouve dans une méthode de la même classe. C'est un peu tordu mais cela nous aide bien (sinon il aurait fallu créer des méthodes comme getHeures()).

Rajouter les secondes, c'est facile. Mais on doit ensuite ajouter un reste si on a dépassé 60 secondes (donc ajouter des minutes). Je ne vous explique pas comment cela fonctionne dans le détail, je vous laisse un peu vous remuer les méninges. Ce n'est vraiment pas bien difficile (c'est du niveau des tous premiers chapitres du cours). Vous noterez que c'est un cas où l'opérateur modulo (%), c'est-à-dire le reste de la division entière, est très utile.

Bref, on fait de même avec les minutes ; quant aux heures, c'est encore plus facile vu qu'il n'y a pas de reste (on peut dépasser les 24 heures donc pas de problème).

Finalement, il n'y a que la dernière ligne qui devrait vous surprendre. La méthode renvoie l'objet lui-même à l'aide de *this. this est un mot-clé particulier du langage dont nous reparlerons dans un prochain chapitre. C'est un pointeur vers l'objet qu'on est en train de manipuler. Cette ligne peut être traduite en français par : « Renvoie l'objet pointé par le pointeur this ». Les raisons profondes de l'existence de cette ligne ainsi que de la référence comme type de retour sont assez compliquées. Au niveau de ce cours, prenez cela comme une recette de cuisine pour vos opérateurs.

Quelques tests

Pour mes tests, j'ai dû ajouter une méthode afficher() à la classe Duree (elle fait tout bêtement un cout de la durée) :

#include <iostream>
#include "Duree.h"

using namespace std;

int main()
{
    Duree duree1(0, 10, 28), duree2(0, 15, 2);
    Duree resultat;

    duree1.afficher();
    cout << "+" << endl;
    duree2.afficher();

    resultat = duree1 + duree2;

    cout << "=" << endl;
    resultat.afficher();

    return 0;
}

Et le résultat tant attendu :

0h10m28s
+
0h15m2s
=
0h25m30s

Cool, cela marche.

Bon, mais c'était trop facile, il n'y avait pas de reste dans mon calcul. Corsons un peu les choses avec d'autres valeurs :

1h45m50s
+
1h15m50s
=
3h1m40s

Yeahhh ! Cela marche !

J'ai bien entendu testé d'autres valeurs pour être bien sûr que cela fonctionnait mais, de toute évidence, cela marche très bien et mon algorithme est donc bon.

Bon, on en viendrait presque à oublier l'essentiel dans tout cela. Tout ce qu'on a fait là, c'était pour pouvoir écrire cette ligne :

resultat = duree1 + duree2;

La surcharge de l'opérateur + nous a permis de rendre notre code clair, simple et lisible, alors qu'en temps normal, nous aurions dû utiliser une méthode.

N'oublions pas non plus l'opérateur +=. On peut tout à fait l'utiliser directement.

#include <iostream>
#include "Duree.h"

using namespace std;

int main()
{
    Duree duree1(0, 10, 28), duree2(0, 15, 2);

    duree1.afficher();
    cout << "+=" << endl;
    duree2.afficher();

    duree1 += duree2; //Utilisation directe de l'opérateur +=

    cout << "=" << endl;
    duree1.afficher();

    return 0;
}

Ce code affiche bien sûr la même chose que notre premier test. Je vous laisse essayer d'autres valeurs pour vous convaincre que tout est correct.

Télécharger le projet

Pour ceux d'entre vous qui n'auraient pas bien suivi la procédure, je vous propose de télécharger le projet contenant :

• main.cpp ;

• Duree.cpp ;

• Duree.h ;

• ainsi que le fichier .cbp de Code::Blocks (si vous utilisez cet IDE comme moi).

Télécharger le projet (2 Ko)

Bonus track #1

Ce qui est vraiment sympa dans tout cela c'est que, tel que ce système est conçu, on peut très bien additionner d'un seul coup plusieurs durées sans aucun problème.

Par exemple, je rajoute juste une troisième durée dans mon main() et je l'additionne aux autres :

int main()
{
    Duree duree1(1, 45, 50), duree2(1, 15, 50), duree3 (0, 8, 20);
    Duree resultat;

    duree1.afficher();
    cout << "+" << endl;
    duree2.afficher();
    cout << "+" << endl;
    duree3.afficher();

    resultat = duree1 + duree2 + duree3;

    cout << "=" << endl;
    resultat.afficher();

    return 0;
}

1h45m50s
+
1h15m50s
+
0h8m20s
=
3h10m0s

En fait, la ligne-clé ici est :

resultat = duree1 + duree2 + duree3;

Cela revient à écrire :

resultat = operator+(operator+(duree1, duree2), duree3);

Le tout s'imbrique dans une logique implacable et vient se placer finalement dans l'objet resultat.

Bonus track #2

Et pour notre second bonus track, sachez qu'on n'est pas obligé d'additionner des Duree avec des Duree, du moment que cela reste logique et compatible.

Par exemple, on pourrait très bien additionner une Duree et un int. On considérerait dans ce cas que le nombre int est un nombre de secondes à ajouter.

Cela nous permettra d'écrire par exemple :

resultat = duree + 30;

Vive la surcharge des fonctions et des méthodes! La fonction operator+ se définit en utilisant le même modèle qu'avant :

Duree operator+(Duree const& duree, int secondes)
{
    Duree copie(duree);
    copie += secondes;
    return copie;
}

Tous les calculs sont reportés dans la méthode operator+=, comme précédemment.

Duree& operator+=(int secondes);

Les autres opérateurs arithmétiques

Maintenant que vous avez vu assez en détail le cas d'un opérateur (celui d'addition, pour ceux qui ont la mémoire courte), vous allez voir que, pour la plupart des autres opérateurs, c'est très facile et qu'il n'y a pas de difficulté supplémentaire. Le tout est de s'en servir correctement pour la classe que l'on manipule.

Ces opérateurs sont du même type que l'addition. Vous les connaissez déjà :

• la soustraction (-) ;

• la multiplication (*) ;

• la division (/) ;

• le modulo (%), c'est-à-dire le reste de la division entière.

Pour surcharger ces opérateurs, rien de plus simple : créez une fonction dont le nom commence par operator suivi de l'opérateur en question. Cela donne donc :

• operator-() ;

• operator*() ;

• operator/() ;

• operator%().

Nous devons bien sûr ajouter aussi les versions raccourcies correspondantes, sous forme de méthodes.

• operator-=() ;

• operator*=() ;

• operator/=() ;

• operator%=().

Pour notre classe Duree, il peut être intéressant de définir la soustraction (operator-).

Je vous laisse le soin de le faire en vous basant sur l'addition, cela ne devrait pas être trop compliqué.

En revanche, les autres opérateurs ne servent a priori à rien : en effet, on ne multiplie pas des durées entre elles, et on les divise encore moins. Comme quoi, tous les opérateurs ne sont pas utiles à toutes les classes : ne définissez donc que ceux qui vous seront vraiment utiles.

Parmi les nombreuses choses qui ont dû vous choquer quand vous avez commencé le C++, dans la catégorie « oulah c'est bizarre cela mais on verra plus tard », il y a l'injection dans les flux d'entrée-sortie. Derrière ce nom barbare se cachent les symboles >> et <<.

Quand les utilise-t-on ? Allons allons, vous n'allez pas me faire croire que vous avez la mémoire si courte.

cout << "Coucou !";
cin >> variable;

Figurez-vous justement que << et >> sont des opérateurs. Le code ci-dessus revient donc à écrire :

operator<<(cout, "Coucou !");
operator>>(cin, variable);

On a donc fait appel aux fonctions operator<< et operator>> !

Définir ses propres opérateurs pour cout

Nous allons ici nous intéresser plus particulièrement à l'opérateur << utilisé avec cout.

Les opérateurs de flux sont définis par défaut pour les types de variables int, double, char, ainsi que pour les objets comme string. On peut en effet aussi bien écrire :

cout << "Coucou !";

… que :

cout << 15;

Bon, le problème c'est que cout ne connaît pas votre classe flambant neuve Duree, et il ne possède donc pas de fonction surchargée pour les objets de ce type. Par conséquent, on ne peut pas écrire :

Duree chrono(0, 2, 30);
cout << chrono;
//Erreur : il n'existe pas de fonction operator<<(cout, Duree &duree)

Qu'à cela ne tienne, nous allons écrire cette fonction !

Déjà, si vous vous êtes posés la question, bravo : c'est que vous commencez à bien vous repérer. En effet, c'est une fonction utilisant un objet de la classe ostream (dont cout est une instance) que l'on doit définir, et on n'a pas accès au code correspondant.

On ne peut pas modifier la classe ostream mais on peut très bien écrire une fonction qui reçoit un de ces objets en argument. Voyons donc comment rédiger cette fameuse fonction.

Implémentation d'operator<<

Commencez par écrire la fonction :

ostream& operator<<( ostream &flux, Duree const& duree )
{
    flux << duree.m_heures << "h" << duree.m_minutes << "m" << duree.m_secondes << "s"; //Erreur
    return flux;
}

Comme vous pouvez le voir, c'est similaire à operator+ sauf qu'ici, le type de retour est une référence et non un objet.

Le premier paramètre (référence sur un objet de type ostream) qui vous sera automatiquement passé est en fait l'objet cout (que l'on appelle ici flux dans la fonction pour éviter les conflits de nom). Le second paramètre est une référence constante vers l'objet de type Duree que vous tentez d'afficher en utilisant l'opérateur <<.

La fonction doit récupérer les attributs qui l'intéressent dans l'objet et les envoyer à l'objet flux (qui n'est autre que cout). Ensuite, elle renvoie une référence sur cet objet, ce qui permet de faire une chaîne :

cout << duree1 << duree2;

Eh oui c'est parfaitement normal car on est à l'extérieur de la classe, et les attributs m_heures, m_minutes et m_secondes sont privés. On ne peut donc pas les lire depuis cet endroit du code.

3 solutions :

• Vous créez des accesseurs comme on l'a vu (ces fameuses méthodes getHeures(), getMinutes(), …). Cela marche bien mais c'est un peu ennuyeux à écrire.

• Vous utilisez le concept d'amitié, que nous verrons dans un autre chapitre.

• Ou bien vous utilisez la technique que je vais vous montrer.

On opte ici pour la troisième solution (non, sans blague ?).

Changez la première ligne de la fonction suivant ce modèle :

ostream &operator<<( ostream &flux, Duree const& duree)
{
    duree.afficher(flux) ; // <- Changement ici
    return flux;
}

Et rajoutez dans le fichier Duree.h une méthode afficher() à la classe Duree :

void afficher(std::ostream &flux) const;

Voici l'implémentation de la méthode dans Duree.cpp :

void Duree::afficher(ostream &flux) const
{
    flux << m_heures << "h" << m_minutes << "m" << m_secondes << "s";
}

On passe donc le relais à une méthode à l'intérieur de la classe qui, elle, a le droit d'accéder aux attributs. La méthode prend en paramètre la référence vers l'objet flux pour pouvoir lui envoyer les valeurs qui nous intéressent. Ce que l'on n'a pas pu faire dans la fonction operator<<, on le donne à faire à une méthode de la classe Duree. Exactement comme pour operator+ en somme ! On a délégué le travail à une méthode de la classe qui, elle, a accès aux attributs.

Ouf ! Maintenant dans le main(), que du bonheur !

Bon, c'était un peu de gymnastique mais maintenant, ce n'est que du bonheur.

Vous allez pouvoir afficher très simplement vos objets de type Duree dans votre main() :

int main()
{
    Duree duree1(2, 25, 28), duree2(0, 16, 33);
    
    cout << duree1 << " et " << duree2 << endl;

    return 0;
}

Résultat :

2h25m28s et 0h16m33s

Enfantin !

Comme quoi, on prend un peu de temps pour écrire la classe mais ensuite, quand on doit l'utiliser, c'est extrêmement simple !

Et l'on peut même combiner les opérateurs dans une seule expression. Faire une addition et afficher le résultat directement :

int main()
{
    Duree duree1(2, 25, 28), duree2(0, 16, 33);
    
    cout << duree1 + duree2 << endl;

    return 0;
}

Comme pour les int, double, etc. nos objets deviennent réellement simples à utiliser.

Ces opérateurs vont vous permettre de comparer des objets entre eux. Le plus utilisé est probablement l'opérateur d'égalité (==) qui permet de vérifier si deux objets sont égaux. C'est à vous d'écrire le code de la méthode qui détermine si les objets sont identiques, l'ordinateur ne peut pas le deviner pour vous car il ne connaît pas la « logique » de vos objets.

Tous ces opérateurs de comparaison ont en commun un point particulier : ils renvoient un booléen (bool). C'est normal, ces opérateurs répondent à des questions du type « a est-il plus grand que b ? » ou « a est-il égal à b ? ».

L'opérateur ==

Pour commencer, on va écrire l'implémentation de l'opérateur d'égalité. Vous allez voir qu'on s'inspire beaucoup de la technique utilisée pour l'opérateur <<. Le recyclage des idées, c'est bien (surtout lorsque cela peut nous faire gagner du temps).

bool operator==(Duree const& a, Duree const& b)
{
    //Teste si a.m_heure == b.m_heure etc.  
    if (a.m_heures == b.m_heures && a.m_minutes == b.m_minutes && a.m_secondes == b.m_secondes)
        return true;
    else
        return false;
}

On compare à chaque fois un attribut de l'objet dans lequel on se trouve avec un attribut de l'objet de référence (les heures avec les heures, les minutes avec les minutes…). Si ces 3 valeurs sont identiques, alors on peut considérer que les objets sont identiques et renvoyer true.

Sauf qu'il y a un petit souci : il nous faudrait lire les attributs des objets a et b. Comme le veut la règle, ils sont privés et donc inaccessible depuis l'extérieur de la classe. Appliquons donc la même stratégie que pour l'opérateur <<.

On commence par créer une méthode estEgal() qui renvoie true si b est égal à l'objet dont on a appelé la méthode.

bool Duree::estEgal(Duree const& b) const
{
    //Teste si a.m_heure == b.m_heure etc.  
    if (m_heures == b.m_heures && m_minutes == b.m_minutes && m_secondes == b.m_secondes)
        return true;
    else
        return false;
}

Et on utilise cette méthode dans l'opérateur d'égalité :

bool operator==(Duree const& a, Duree const& b)
{
    return a.estEgal(b);
}

Dans le main(), on peut faire un simple test de comparaison pour vérifier que l'on a fait les choses correctement :

int main()
{
    Duree duree1(0, 10, 28), duree2(0, 10, 28);

    if (duree1 == duree2)
        cout << "Les durees sont identiques";
    else
        cout << "Les durees sont differentes";

    return 0;
}

Résultat :

Les durees sont identiques

L'opérateur !=

Tester l'égalité, c'est bien mais parfois, on aime savoir si deux objets sont différents. On écrit alors un opérateur !=. Celui-là, il est très simple à écrire. Pour tester si deux objets sont différents, il suffit de tester s'ils ne sont pas égaux !

bool operator!=(Duree const& a, Duree const& b)
{
    if(a == b) //On utilise l'opérateur == qu'on a défini précédemment !
        return false; //S'ils sont égaux, alors ils ne sont pas différents
    else
        return true; //Et s'ils ne sont pas égaux, c'est qu'ils sont différents
}

Je vous avais dit que ce serait facile. Réutiliser des opérateurs déjà écrits est une bonne habitude à prendre. D'ailleurs, on l'avait déjà fait pour + qui utilisait +=.

L'opérateur <

Si l'opérateur == peut s'appliquer à la plupart des objets, il n'est pas certain que l'on puisse dire de tous nos objets lequel est le plus grand. Tous n'ont pas forcément une notion de grandeur. Prenez par exemple notre classe Personnage, il serait assez peu judicieux de vérifier si un Personnage est « inférieur » ou non à un autre (à moins que vous ne compariez les vies… à vous de voir).

En tout cas, avec la classe Duree, on a de la chance : il est facile et « logique » de vérifier si une Duree est inférieure à une autre.

Voici mon implémentation pour l'opérateur < (« est strictement inférieur à ») :

bool operator<(Duree const &a, Duree const& b)
{
    if(a.estPlusPetitQue(b))
        return true;
    else
        return false;
}

Et la méthode estPlusPetitQue() de la classe Duree :

bool Duree::estPlusPetitQue(Duree const& b) const
{
    if (m_heures < b.m_heures)
        return true;
    else if (m_heures == b.m_heures && m_minutes < b.m_minutes)
        return true;
    else if (m_heures == b.m_heures && m_minutes == b.m_minutes && m_secondes < b.m_secondes)
        return true;
    else
        return false;
}

Avec un peu de réflexion, on finit par trouver cet algorithme ; il suffit d'activer un peu ses méninges.

Vous noterez que la méthode renvoie false si les durées sont identiques : c'est normal car il s'agit de l'opérateur <. En revanche, si ç'avait été la méthode de l'opérateur <= (« inférieur ou égal à »), il aurait fallu renvoyer true.

Je vous laisse le soin de tester dans le main() si cela fonctionne correctement.

Les autres opérateurs de comparaison

On ne va pas les écrire ici, cela surchargerait inutilement. Mais comme pour != et ==, il suffit d'utiliser correctement < pour tous les implémenter. Je vous invite à essayer de les implémenter pour notre classe Duree, cela constituera un bon exercice sur le sujet. Il reste notamment :

• operator>() ;

• operator<=() ;

• operator>=().

Si vous avez un peu du mal à vous repérer dans le code, ce que je peux comprendre, je mets à votre disposition le projet complet, comme précédemment, dans un zip.

Télécharger les sources (2 Ko)

En résumé

• Le C++ permet de surcharger les opérateurs, c'est-à-dire de créer des méthodes pour modifier le comportement des symboles +, -, *, /, >=, etc.

• Pour surcharger un opérateur, on doit donner un nom précis à sa méthode (operator+ pour le symbole + par exemple).

• Ces méthodes doivent prendre des paramètres et renvoyer parfois des valeurs d'un certain type précis. Cela dépend de l'opérateur que l'on surcharge.

• Il ne faut pas abuser de la surcharge d'opérateur car elle peut avoir l'effet inverse du but recherché, qui est de rendre la lecture du code plus simple.

La classe que nous allons réaliser n'est pas très compliquée et il est assez aisé d'imaginer quelles méthodes et opérateurs nous allons utiliser. Cet exercice va en particulier tester vos connaissances sur :

• les attributs et leurs droits d'accès ;

• les constructeurs ;

• la surcharge des opérateurs.

C'est donc le dernier moment pour réviser !

Description de la classe ZFraction

Commençons par choisir un nom pour notre classe. Il serait judicieux qu'il contienne le mot « fraction » et, comme vous êtes en train de lire un Livre du Zéro, je vous propose d'ajouter un « Z » au début. Ce sera donc ZFraction. Ce n'est pas super original mais, au moins, on sait directement à quoi on a affaire.

Utiliser des int ou des double est très simple. On les déclare, on les initialise et on utilise ensuite les opérateurs comme sur une calculatrice. Ce serait vraiment super de pouvoir faire la même chose avec des fractions. Ce qui serait encore mieux, ce serait de pouvoir comparer des fractions entre elles afin de déterminer laquelle est la plus grande.

On aimerait donc bien que le main() suivant compile et fonctionne correctement :

#include <iostream>
#include "ZFraction.h"
using namespace std;

int main()
{
    ZFraction a(4,5);      //Déclare une fraction valant 4/5
    ZFraction b(2);        //Déclare une fraction valant 2/1 (ce qui vaut 2)
    ZFraction c,d;         //Déclare deux fractions valant 0

    c = a+b;               //Calcule 4/5 + 2/1 = 14/5

    d = a*b;               //Calcule 4/5 * 2/1 = 8/5

    cout << a << " + " << b << " = " << c << endl;

    cout << a << " * " << b << " = " << d << endl;

    if(a > b)
        cout << "a est plus grand que b." << endl;
    else if(a==b)
        cout << "a est egal a b." << endl;
    else
        cout << "a est plus petit que b." << endl;

    return 0;
}

Et voici le résultat espéré :

4/5 + 2 = 14/5
4/5 * 2 = 8/5
a est plus petit que b.

Pour arriver à cela, il nous faudra donc :

• écrire la classe avec ses attributs ;

• réfléchir aux constructeurs à implémenter ;

• surcharger les opérateurs +, *, <<, < et == (au moins).

Je n'ai rien de plus à ajouter concernant la description du TP. Vous pourrez trouver, dans les cours de maths disponibles sur le Site du Zéro, certains rappels sur les calculs avec les nombres rationnels. Si vous vous sentez prêts, alors allez-y !

Rappel sur les fractions

Si par contre vous avez peur de vous lancer seuls, je vous propose de vous accompagner pour les premiers pas.

Créer un nouveau projet

Pour réaliser ce TP, vous allez devoir créer un nouveau projet. Utilisez l'IDE que vous voulez, pour ma part vous savez que j'utilise Code::Blocks. Ce projet sera constitué de trois fichiers que vous pouvez déjà créer :

• main.cpp : ce fichier contiendra uniquement la fonction main(). Dans la fonction main(), nous créerons des objets basés sur notre classe ZFraction pour tester son fonctionnement. À la fin, votre fonction main() devra ressembler à celle que je vous ai montré plus haut.

• ZFraction.h : ce fichier contiendra le prototype de notre classe ZFraction avec la liste de ses attributs et les prototypes de ses méthodes.

• ZFraction.cpp : ce fichier contiendra l'implémentation des méthodes de la classe ZFraction, c'est-à-dire le « code » à l'intérieur des méthodes.

Le code de base des fichiers

Nous allons écrire un peu de code dans chacun de ces fichiers, le strict minimum afin de pouvoir commencer.

main.cpp

Bon, celui-là, je vous l'ai déjà donné.

Mais pour commencer en douceur, je vous propose de simplifier l'intérieur de la fonction main() et d'y ajouter des instructions au fur et à mesure de l'avancement de votre classe.

#include <iostream>
#include "ZFraction.h"
using namespace std;
 
int main()
{
    ZFraction a(1,5); // Crée une fraction valant 1/5
    return 0;
}

Pour l'instant, on se contente d'un appel au constructeur de ZFraction. Pour le reste, on verra plus tard.

ZFraction.h

Ce fichier contiendra la définition de la classe ZFraction. Il inclut aussi iostream pour nos besoins futurs (nous aurons besoin de faire des cout dans la classe les premiers temps, ne serait-ce que pour débugger notre classe).

#ifndef DEF_FRACTION
#define DEF_FRACTION

#include <iostream>

class ZFraction
{
public:

private:

};

#endif

Pour l'instant, la classe est vide ; je ne vais pas non plus tout faire, ce n'est pas le but. J'y ai quand même mis une partie privée et une partie publique. Souvenez-vous de la règle principale de la POO qui veut que tous les attributs soient dans la partie privée. Je vous en voudrais beaucoup si vous ne la respectiez pas.

ZFraction.cpp

C'est le fichier qui va contenir les définitions des méthodes. Comme notre classe est encore vide, il n'y a rien à y écrire. Il faut simplement penser à inclure l'entête ZFraction.h.

#include "ZFraction.h"

Nous voilà enfin prêts à attaquer la programmation !

Choix des attributs de la classe

La première étape dans la création d'une classe est souvent le choix des attributs. Il faut se demander de quelles briques de base notre classe est constituée. Avez-vous une petite idée ?

Voyons cela ensemble. Un nombre rationnel est composé de deux nombres entiers appelés respectivement le numérateur (celui qui est au-dessus de la barre de fraction) et le dénominateur (celui du dessous). Cela nous fait donc deux constituants. En C++, les nombres entiers s'appellent des int. Ajoutons donc deux int à notre classe :

#ifndef DEF_FRACTION
#define DEF_FRACTION

#include <iostream>

class ZFraction
{
public:

private:

    int m_numerateur;      //Le numérateur de la fraction
    int m_denominateur;    //Le dénominateur de la fraction

};

#endif

Nos attributs commencent toujours par le préfixe « m_ ». C'est une bonne habitude de programmation que je vous ai enseignée dans les chapitres précédents

Cela nous permettra, par la suite, de savoir si nous sommes en train de manipuler un attribut de la classe ou une simple variable « locale » à une méthode.

Les constructeurs

Je ne vais pas tout vous dire non plus mais, dans le main() d'exemple que je vous ai présenté tout au début, nous utilisions trois constructeurs différents :

• Le premier recevait comme arguments deux entiers. Ils représentaient respectivement le numérateur et le dénominateur de la fraction. C'est sans doute le plus intuitif des trois à écrire.

• Le deuxième constructeur prend un seul entier en argument et construit une fraction égale à ce nombre entier. Cela veut dire que, dans ce cas, le dénominateur vaut 1.

• Enfin, le dernier constructeur ne prend aucun argument (constructeur par défaut) et crée une fraction valant 0.

Je ne vais rien expliquer de plus. Je vous propose de commencer par écrire au moins le premier de ces trois constructeurs. Les autres suivront rapidement, j'en suis sûr.

Les opérateurs

La part la plus importante de ce TP sera l'implémentation des opérateurs. Il faut bien réfléchir à la manière de les écrire et vous pouvez bien sûr vous inspirer de ce qui a été fait pour la classe Duree du chapitre précédent, par exemple utiliser la méthode operator+= pour définir l'opérateur + ou écrire une méthode estEgalA() pour l'opérateur d'égalité.

Une bonne chose à faire est de commencer par l'opérateur <<. Vous pourrez alors facilement tester vos autres opérateurs.

Simplifier les fractions

L'important, avec les fractions, est de toujours manipuler des fractions simplifiées, c'est-à-dire que l'on préfère écrire \frac{2}{5} plutôt que \frac{4}{10}. Il serait bien que notre classe fasse de même et simplifie elle-même la fraction qu'elle représente.

Il nous faut donc un moyen mathématique de le faire puis traduire le tout en C++. Si l'on a une fraction \frac{a}{b}, il faut calculer le plus grand commun diviseur de a et b puis diviser a et b par ce nombre. Par exemple, le PGCD (Plus grand commun diviseur) de 4 et 10 est 2, ce qui veut dire que l'on peut diviser les numérateur et dénominateur de \frac{4}{10} par 2, et nous obtenons bien \frac{2}{5}.

Calculer le PGCD n'est pas une opération facile. Aussi, je vous propose pour le faire une fonction que je vous invite à ajouter dans votre fichier ZFraction.cpp :

int pgcd(int a, int b)
{
    while (b != 0)
    {
        const int t = b;
        b = a%b;
        a=t;
    }
    return a;
}

Il faut ajouter le prototype correspondant dans ZFraction.h :

#ifndef DEF_FRACTION
#define DEF_FRACTION

#include <iostream>

class ZFraction
{
   //Contenu de la classe…
};

int pgcd(int a, int b);

#endif

Vous pourrez alors utiliser cette fonction dans les méthodes de la classe.

Allez au boulot !

Lâchez vos claviers, le temps imparti est écoulé !

Il est temps de passer à la phase de correction. Vous avez certainement passé pas mal de temps à réfléchir aux différentes méthodes, opérateurs et autres horreurs joyeusetés du C++. Si vous n'avez pas réussi à tout faire, ce n'est pas grave : lire la correction pour saisir les grands principes devrait vous aider. Et puis vous saurez peut-être vous rattraper avec les améliorations proposées en fin de chapitre.

Sans plus attendre, je vous propose de passer en revue les différentes étapes de création de la classe.

Les constructeurs

Je vous avais suggéré de commencer par le constructeur prenant en argument deux entiers, le numérateur et le dénominateur. Voici ma version.

ZFraction::ZFraction(int num, int den)
    :m_numerateur(num), m_denominateur(den)
{
}

On utilise la liste d'initialisation pour remplir les attributs m_numerateur et m_denominateur de la classe. Jusque-là, rien de sorcier.

En continuant sur cette lancée, on peut écrire les deux autres constructeurs :

ZFraction::ZFraction(int entier)
    :m_numerateur(entier), m_denominateur(1)
{
}

ZFraction::ZFraction()
    :m_numerateur(0), m_denominateur(1)
{
}

Il fallait se rappeler que le nombre 5 s'écrit, sous forme de fraction, \frac{5}{1} et 0, \frac{0}{1}.

Dans ce domaine, le cahier des charges est donc rempli. Avant de commencer à faire des choses compliquées, écrivons l'opérateur << pour afficher notre fraction. En cas d'erreur, on pourra ainsi facilement voir ce qui se passe dans la classe.

Afficher une fraction

Comme nous l'avons vu au chapitre sur les opérateurs, la meilleure solution consiste à utiliser une méthode affiche() dans la classe et à appeler cette méthode dans la fonction <<. Je vous invite à réutiliser le code du chapitre précédent afin d'avoir directement le code de l'opérateur.

ostream& operator<<(ostream& flux, ZFraction const& fraction)
{
    fraction.affiche(flux);
    return flux;
}

Et pour la méthode affiche(), je vous propose cette version :

void ZFraction::affiche(ostream& flux) const
{
    if(m_denominateur == 1)
    {
        flux << m_numerateur;
    }
    else
    {
        flux << m_numerateur << '/' << m_denominateur;
    }
}

Vous avez certainement écrit quelque chose d'approchant. J'ai distingué le cas où le dénominateur vaut 1. Une fraction dont le dénominateur vaut 1 est un nombre entier, on n'a donc pas besoin d'afficher la barre de fraction et le dénominateur. Mais c'est juste une question d'esthétique.

L'opérateur d'addition

Comme pour <<, le mieux est d'employer la recette du chapitre précédent : définir une méthode operator+=() dans la classe et l'utiliser dans la fonction operator+().

ZFraction operator+(ZFraction const& a, ZFraction const& b)
{
    ZFraction copie(a);
    copie+=b;
    return copie;
}

La difficulté réside dans l'implémentation de l'opérateur d'addition raccourci.

En ressortant mes cahiers de maths, j'ai retrouvé la formule d'addition de deux fractions :

\frac{a}{b} + \frac{c}{d} = \frac{a\cdot d + b\cdot c}{b\cdot d}

Cela donne en C++ :

ZFraction& ZFraction::operator+=(ZFraction const& autre)
{
    m_numerateur = autre.m_denominateur * m_numerateur + m_denominateur * autre.m_numerateur;
    m_denominateur = m_denominateur * autre.m_denominateur;

    return *this;    
}

L'opérateur de multiplication

La formule de multiplication de deux fractions est encore plus simple que l'addition :

\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d} = \frac{a \cdot c}{b \cdot d}

Et je ne vais pas vous surprendre si je vous dis qu'il faut utiliser la méthode operator*=() et la fonction operator*(). Je pense que vous avez compris le truc.

ZFraction operator*(ZFraction const& a, ZFraction const& b)
{
    ZFraction copie(a);
    copie*=b;
    return copie;
}

ZFraction& ZFraction::operator*=(ZFraction const& autre)
{
    m_numerateur *= autre.m_numerateur;
    m_denominateur *= autre.m_denominateur;

    return *this;
}

Les opérateurs de comparaison

Comparer des fractions pour tester si elles sont égales revient à vérifier que leurs numérateurs d'une part, et leurs dénominateurs d'autre part, sont égaux. L'algorithme est donc à nouveau relativement simple. Je vous propose, comme toujours, de passer par une méthode de la classe puis d'utiliser cette méthode dans les opérateurs externes.

bool ZFraction::estEgal(ZFraction const& autre) const
{
    if(m_numerateur == autre.m_numerateur && m_denominateur == autre.m_denominateur)
        return true;
    else
        return false;
}

bool operator==(ZFraction const& a, ZFraction const& b)
{
    if(a.estEgal(b))
        return true;
    else
        return false;
}

bool operator!=(ZFraction const& a, ZFraction const& b)
{
    if(a.estEgal(b))
        return false;
    else
        return true;
}

Une fois que la méthode estEgal() est implémentée, on a deux opérateurs pour le prix d'un seul. Parfait, je n'avais pas envie de réfléchir deux fois.

Les opérateurs d'ordre

Il ne nous reste plus qu'à écrire un opérateur permettant de vérifier si une fraction est plus petite que l'autre. Il y a plusieurs moyens d'y parvenir. Toujours dans mes livres de maths, j'ai retrouvé une vieille relation intéressante :

\frac{a}{b} < \frac{c}{d} \Longleftrightarrow a\cdot d < b \cdot c

Cette relation peut être traduite en C++ pour obtenir le corps de la méthode estPlusPetitQue() :

bool ZFraction::estPlusPetitQue(ZFraction const& autre) const
{
    if(m_numerateur * autre.m_denominateur < m_denominateur * autre.m_numerateur)
        return true;
    else
        return false;
}

Et cette fois, ce n'est pas un pack "2 en 1", mais "4 en 1". Avec un peu de réflexion, on peut utiliser cette méthode pour les opérateurs <,>, <= et >=. :magicien:

bool operator<(ZFraction const& a, ZFraction const& b) //Vrai si a<b donc si a est plus petit que b
{
    if(a.estPlusPetitQue(b))
        return true;
    else
        return false;
}

bool operator>(ZFraction const& a, ZFraction const& b) //Vrai si a>b donc si b est plus petit que a
{
    if(b.estPlusPetitQue(a))
        return true;
    else
        return false;
}

bool operator<=(ZFraction const& a, ZFraction const& b) //Vrai si a<=b donc si b n'est pas plus petit que a
{
    if(b.estPlusPetitQue(a))
        return false;
    else
        return true;
}

bool operator>=(ZFraction const& a, ZFraction const& b) //Vrai si a>=b donc si a n'est pas plus petit que b
{
    if(a.estPlusPetitQue(b))
        return false;
    else
        return true;
}

Avec ces quatre derniers opérateurs, nous avons fait le tour de ce qui était demandé. Ou presque. Il nous reste à voir la partie la plus difficile : le problème de la simplification des fractions.

Simplifier les fractions

Je vous ai expliqué dans la présentation du problème quel algorithme utiliser pour simplifier une fraction. Il faut calculer le pgcd du numérateur et du dénominateur. Puis diviser les deux attributs de la fraction par ce nombre.

Comme c'est une opération qui doit être exécutée à différents endroits, je vous propose d'en faire une méthode de la classe. On aura ainsi pas besoin de récrire l'algorithme à différents endroits. Cette méthode n'a pas à être appelée par les utilisateurs de la classe. C'est de la mécanique interne. Elle va donc dans la partie privée de la classe.

void ZFraction::simplifie()
{
    int nombre=pgcd(m_numerateur, m_denominateur); //Calcul du pgcd

    m_numerateur /= nombre;     //Et on simplifie
    m_denominateur /= nombre;
}

Bonne question ! Mais vous devriez avoir la réponse.

Il faut simplifier la fraction à chaque fois qu'un calcul est effectué. C'est-à-dire, dans les méthodes operator+=() et operator*=() :

ZFraction& ZFraction::operator+=(ZFraction const& autre)
{
    m_numerateur = autre.m_denominateur * m_numerateur + m_denominateur * autre.m_numerateur;
    m_denominateur = m_denominateur * autre.m_denominateur;

    simplifie();    //On simplifie la fraction
    return *this;    
}

ZFraction& ZFraction::operator*=(ZFraction const& autre)
{
    m_numerateur *= autre.m_numerateur;
    m_denominateur *= autre.m_denominateur;

    simplifie();    //On simplifie la fraction
    return *this;
}

Mais ce n'est pas tout ! Quand l'utilisateur construit une fraction, rien ne garantit qu'il le fait correctement. Il peut très bien initialiser sa ZFraction avec les valeurs \frac{4}{8} par exemple. Il faut donc aussi appeler la méthode dans le constructeur qui prend deux arguments.

ZFraction::ZFraction(int num, int den)
    :m_numerateur(num), m_denominateur(den)
{
    simplifie();
    //On simplifie au cas où l'utilisateur
    //Aurait entré de mauvaises informations
}

Et voilà ! En fait, si vous regardez bien, nous avons dû ajouter un appel à la méthode simplifie() dans toutes les méthodes qui ne sont pas déclarées constantes ! Chaque fois que l'objet est modifié, il faut simplifier la fraction. Nous aurions pu éviter de réfléchir et simplement analyser notre code à la recherche de ces méthodes. Utiliser const est donc un atout de sécurité. On voit tout de suite où il faut faire des vérifications (appeler simplifie()) et où c'est inutile.

Notre classe est maintenant fonctionnelle et respecte les critères que je vous ai imposés. Hip Hip Hip Hourra !

Notre classe est terminée. Disons qu'elle remplit les conditions posées en début de chapitre. Mais vous en conviendrez, on est encore loin d'avoir fait le tour du sujet. On peut faire beaucoup plus avec des fractions.

Je vous propose de télécharger le code source de ce TP, si vous le souhaitez, avant d'aller plus loin :

Télécharger le code source de zFraction

Voyons maintenant ce que l'on pourrait faire en plus :

• Ajouter des méthodes numerateur() et denominateur() qui renvoient le numérateur et le dénominateur de la ZFraction sans la modifier.

• Ajouter une méthode nombreReel() qui convertit notre fraction en un double.

• Simplifier les constructeurs comme pour la classe Duree. En réfléchissant bien, on peut fusionner les trois constructeurs en un seul avec des valeurs par défaut.

• Proposer plus d'opérateurs : nous avons implémenté l'addition et la multiplication, il nous manque la soustraction et la division.

• Pour l'instant, notre classe ne gère que les fractions positives. C'est insuffisant ! Il faudrait permettre des fractions négatives.

Si vous vous lancez dans cette tâche, il va falloir faire des choix importants (sur la manière de gérer le signe, par exemple). Ce que je vous propose, c'est de toujours placer le signe de la fraction au numérateur. Ainsi, \frac{1}{-4} devra automatiquement être converti en \frac{-1}{4}. En plus de simplifier les fractions, vos opérateurs devront donc aussi veiller à placer le signe au bon endroit.
À nouveau, je vous conseille d'utiliser une méthode privée.

• Si vous autorisez les fractions négatives, alors il serait judicieux de proposer l'opérateur « moins unaire » (je ne vous ai pas parlé de cet opérateur). C'est l'opérateur qui transforme un nombre positif en nombre négatif comme dans b= -a;. Comme les autres opérateurs arithmétiques, il se déclare en dehors de la classe. Son prototype est : ZFraction operator-(ZFraction const& a);.

C'est nouveau mais pas très difficile si l'on utilise les bonnes méthodes de la classe.

• Ajouter des fonctions mathématiques telles que abs(), sqrt() ou pow(), prenant en arguments des ZFraction. Pensez à inclure l'en-tête cmath.