C (langage) - Définition

Introduction

Le C est un langage de programmation impératif conçu pour la programmation système. Inventé au début des années 1970 avec UNIX, C est devenu un des langages les plus utilisés. De nombreux langages plus modernes comme C++, Java et PHP reprennent des aspects de C.

Présentation

C est qualifié de langage de bas niveau dans le sens où il est conçu pour permettre la manipulation directe des mots machine. Il propose un éventail de types entiers et flottants qui correspondent directement aux types supportés par le processeur. Il fait en outre un usage intensif des adresses mémoires avec la notion de pointeur. Il a une notion de type composé, mais ne propose aucune opération qui traite directement des objets de plus haut niveau (fichier informatique, chaîne de caractères, liste…). Ces types plus évolués doivent être traités en manipulant des pointeurs et des types composés. De même, le langage ne propose pas en standard la gestion de la programmation orientée objet, ni de système de gestion d'exceptions, ni la programmation parallèle. Il existe des fonctions standards pour gérer les entrées-sorties et les chaînes de caractères, mais contrairement à d'autres langages, aucun opérateur spécifique pour améliorer l'ergonomie. Ceci rend aisé le remplacement des fonctions standards par des fonctions spécifiquement conçues pour un programme donné.

Le langage C a été utilisé pour rendre le système d'exploitation UNIX plus portable. Il a conservé de cela une très grande efficacité pour tout ce qui concerne le développement système. Ainsi la majorité des grands systèmes d'exploitation entre les années 1975 et 1993 ont été développés en C.

Ces caractéristiques en font un langage privilégié quand on cherche à maîtriser les ressources utilisées, le langage machine généré par les compilateurs étant relativement prévisible et parfois même optimal sur les machines d'architecture RISC à grand nombre de registres. Ce langage est donc extrêmement utilisé dans des domaines comme la programmation embarquée sur microcontrôleurs, les calculs intensifs, l'écriture de systèmes d'exploitation et tous les modules où la rapidité de traitement est importante. Il constitue une bonne alternative au langage d'assemblage dans ces domaines, avec les avantages d'une syntaxe plus expressive et de la portabilité du code source.

En contrepartie, la mise au point de programmes en C, surtout s'ils utilisent des structures de données complexes, est plus difficile qu'avec des langages de plus haut niveau. En effet, dans un souci de performance, le langage C impose à l'utilisateur de programmer certains traitements (libération de la mémoire, vérification de la validité des index sur les tableaux…) qui sont pris en charge automatiquement dans les langages de haut niveau.

C étant un langage simple, son compilateur l'est également. Cela se ressent au niveau du temps de développement d'un compilateur C pour une nouvelle architecture de processeur : Kernighan et Ritchie estimaient qu'il pouvait être développé en deux mois car « on s'apercevra que les 80 % du code d'un nouveau compilateur sont identiques à ceux des codes des autres compilateurs existant déjà. ».

Beaucoup de limitations du langage C ont été levées dans d'autres langages de programmation qui ont adopté une syntaxe inspirée de celle de C ; outre C++ qui est à l'origine une extension de C enrichi de la notion d'objet, on peut citer Java, JavaScript, PHP et C#.

Qualités et défauts

C'est un des langages les plus utilisés car :

• il existe depuis le début des années 1970, il est basé sur un standard ouvert, de nombreux informaticiens le connaissent, des compilateurs et bibliothèques logicielles existent sur la plupart des architectures ;
• il a influencé de nombreux langages plus récents dont C++, Java et PHP, sa syntaxe en particulier est largement reprise ;
• il met en œuvre un nombre restreint de concepts, ce qui facilite sa maîtrise et l'écriture de compilateurs simples et rapides ;
• il ne spécifie pas rigidement le comportement du fichier exécutable produit, ce qui aide à tirer parti des capacités propres à chaque ordinateur ;
• il permet l'écriture de logiciels qui n'ont besoin d'aucun support à l'exécution (ni bibliothèque logicielle ni machine virtuelle), au comportement prédictible en temps d'exécution comme en consommation de mémoire vive, comme des noyaux de système d'exploitation et des logiciels embarqués.

Ses principaux inconvénients sont :

• la première version du langage (K&R C) offre particulièrement peu de vérifications lors de la compilation, et il n'offre aucune vérification pendant l'exécution, ce qui fait que des erreurs qui pourraient être automatiquement détectées lors du développement ne le sont que plus tard, souvent au prix d'un plantage du logiciel ;
• il ne facilite pas le développement de concepts informatiques plus modernes comme la programmation orientée objet ou la gestion d'exceptions qui exigent effort de rigueur supplémentaire de la part du développeur.
• il est difficile d'écrire des programmes portables car le comportement exact des exécutables dépend de l'ordinateur cible ;
• le support de l'allocation de mémoire et des chaînes de caractères est minimaliste, ce qui oblige les programmeurs à s'occuper de détails fastidieux et sources de bugs ; il n'y a notamment pas de ramasse-miettes standard ;
• des bugs communs comme le débordement de tampon constituent une faille de sécurité informatique et peuvent être exploités par des logiciels malveillants si le développeur ne fait pas attention.
• plusieurs genres d'erreurs ne peuvent être détectées automatiquement qu'à l'aide d'outils supplémentaires et non standardisés, comme lint puis splint.