Soyez les bienvenus dans cette petite série d'articles que nous pourrions qualifier de "techniques", dans le sens où le but est de proposer des éléments de résolution de problèmes concrets et pratiques qui apparaissent souvent durant la création d'un programme. Le but n'est clairement pas de proposer des tutoriels exhaustifs sur un sujet, il en existe certainement des milliers d'autres soit plus complets, soit plus détaillés et donc tout simplement meilleurs sur Internet, mais bien de préciser ce qu'il est possible de faire sur nos belles machines Casio avec les outils disponibles. Nous allons donc donner dans le tutoriel applicatif sur nos machines favorites

Dans la philosophie, il s'agit avant tout d'un échange, tout commentaire (constructif bien entendu) et toute expérience (bonne ou mauvaise) sera intéressante à partager via les commentaires/messages. Alors n'hésitez pas à participer.

Pour commencer ce que j'espère être une série au moyen/long terme, je vous propose de regarder d'un peu plus près une librairie très intéressante : la Standard Template Library ou STL.

La STL, c'est quoi au juste ?

La Standard Template Library (on écrira STL par la suite, c'est nettement plus court ) est une bibliothèque destinée au langage C++ et normalisée par l'ISO à travers le document ISO/CEI 14882. Elle est mise en œuvre à l'aide des templates (ou autrement nommés modèles/patrons en français).

Cette bibliothèque offre les fonctionnalités (principales) suivantes :
- un ensemble de classes conteneurs (containers), telles que les vecteurs (vector), les tableaux associatifs (map), les listes doublement chaînées (list), etc. qui peuvent être utilisées pour contenir n'importe quel type de données à condition que le type concerné supporte certaines opérations telle que la copie et l'assignation.
- une abstraction des pointeurs : les itérateurs (iterator), qui fournissent un moyen simple et élégant de parcourir des séquences d'objets dans les conteneurs sus-cités et qui permettent la description d'algorithmes indépendamment de toute structure de données.
- des algorithmes génériques tels que des algorithmes d'insertion/suppression, recherche et tri dans les conteneurs.
- une classe string permettant de gérer efficacement et de manière sûre les chaînes de caractères.
- et diverses autres classes ou méthodes qui rendent la vie du programmeur C++ nettement plus facile

Cette définition est assez large, mais elle contient des points néanmoins très très importants :
- il s'agit d'une librairie C++, pas C. Elle n'est pas utilisable sans avoir accès à un compilateur C++, qui fort heureusement est disponible pour nos machines Casio (ce bon vieux GCC dans sa version SH). En particulier la définition des classes reposant sur l'usage de templates rend nécessaire le langage C++.
- il s'agit d'une librairie normalisée (au sens de correspondant à une norme, i.e. standardisée), donc compatible sur diverses architectures, permettant ainsi la retranscription aisée d'un programme sur une autre cible, en minimisant les parties à ré-écrire.

OK, OK, mais concrètement on peut faire quoi avec cette STL ?

Imaginons un instant que vous vouliez écrire un programme dont les données seront contenues dans un tableau, mais dont la taille vous est par avance inconnue (par exemple reposant sur les entrées au bon vouloir d'un utilisateur). Il existe classiquement la méthode de l’allocation dynamique via malloc, que les programmeurs avec un peu d’expérience connaissent bien. Mais cela nécessite l’écriture de routines spécifiques pour gérer un nombre de cas usuels (insertion d’un nouvel éléments dans le tableau, suppression d’un élément, …). Les plus courageux peuvent se lancer dans l'écriture de fonction permettant d'opérer dans un tableau dynamiquement alloué ou dans une liste chaînée. Bien entendu tout cela est faisable, mais au prix d’un effort conséquent de programmation. Disons simplement que c'est sympa à faire une fois pour comprendre, mais devient vite pénible si on considère que ce cas revient dans de très nombreux programmes.

L'idéal serait d'avoir des méthodes génériques permettant d'opérer de la même manière quel que soit le contenu à stocker. En gros, séparer le contenant du contenu, comme une bouteille en verre sait aussi bien contenir du lait que de l'eau ou même du sable ... Et bien soyez heureux, nous allons justement voir comment arriver à ce résultat dans vos programmes.

En effet, la STL offre un ensemble de conteneurs qui permettent de stocker divers types de données indépendamment de leur type. Par exemple, si vous voulez stocker des données de type uint32_t, ou de type char* ou bien encore de type tartampion, la STL vous offre un certain nombre de conteneurs génériques opérationnels de manière totalement transparente (par exemple une liste chainée list ou bien un tableau dynamique vector pourraient être de bons candidats).

Ainsi si on désire stocker dans une liste doublement chaînée (pas de panique, on expliquera bientôt) des entiers non signés sur 16bit, rien de plus simple, il suffit de déclarer :
pour ensuite remplir la liste, il suffit d’ajouter des éléments à la fin de cette dernière :
ce qui en langage décodé revient à créer une liste d'entiers positifs sur 16bits dans une liste portant le doux nom de maListe (je sais c'est original et recherché comme nom ). Ensuite on ajoute à cette liste les entiers 45 puis 60.

De même pour stocker des pointeurs vers des objets de type Point2D, là encore très facile :
l’insertion est dans ce cas juste un peu plus subtile, car il faut créer les instances d’objets dont on désire garder trace du pointeur dans notre liste :
cette fois on stocke dans un tableau dynamique (vector, mais on y reviendra là encore par la suite) les adresses des pointeurs de type Point2D instanciés par l'opérateur new.

Donc vous l’aurez compris, le but de la STL est d’offrir tout un éventail de classes permettant de gagner énormément de temps lors de la réalisation d’un programme en C++. Elle permet en effet de ne pas avoir à coder des pans entiers de programmes simplement destinés à manipuler des types de données en offrant des classes génériques, mais surtout ces classes sont très largement utilisées par la communauté depuis de nombreuses années et les bugs ont été très largement corrigés (les premières pierres de la STL ayant été posées à la fin des années 70).

Le principal apport de la STL est d'offrir un code C++ normalisé pour certains objets classiques, garantissant ainsi un code source lisible, facilement réutilisable et maintenable.


Comment on se sert de la STL sur Casio ?

Nous partirons sur le principe que vous codez via gint, l’implémentation de la STL étant basée sur gint/fxSDK/fxlibc et le compilateur GCC adapté à l’architecture SH.

Sur une installation fonctionnelle de gint/fxSDK, il suffit alors de passer par giteapc pour ajouter la librairie µSTL2.3

µSTL est une implémentation légère de la STL destinée en priorité aux architectures dites embarquées et n’offrant pas une puissance de calcul démesurée (typiquement nos Casio correspondent bien à cette définition). Cette version légère reprend néanmoins le standard de la STL et offre les fonctions les plus importantes de cette dernière. Je vous invite éventuellement à regarder le fil du développement de cette librairie ici : µSTL pour Casio

Lors de la création d’un nouveau projet avec fxSDK

il vous faudra procéder à quelques ajustements dans le projet afin de vous mettre en ordre de bataille pour compiler en C++ et pour préciser le linkage avec la librairie STL. Pour ce faire, deux étapes sont à réaliser :

1/ le fichier main.c situé dans le répertoire src de votre projet doit être renommé en main.cc afin de faire comprendre au compilateur GCC que le code source est bien en C++ et pas en C (note: a priori ceci est inutile si on applique bien le point 2/, mais reste néanmoins recommandé afin d'éviter tout problème).

2/ il faut indiquer les options de compilation et de linkage dans le fichier CMakeLists.txt situé à la racine de votre projet et le mettre en conformité avec votre changement fait en 1/ :

a) il faut changer les lignes

par

afin de refléter le changement d’extension du fichier main vu en 1/.

b) il faut changer la ligne

par

ceci permet de dire au compilateur quel standard du langage il doit utiliser (ici C++ version du standard 2011) ainsi que diverses options nécessaires pour avoir une STL fonctionnelle.

c) enfin, il faut changer la ligne

par

afin de correctement linker votre programme avec la librairie µSTL compilée pour votre toolchain.

A ce stade, il devient possible d'utiliser la STL dans un projet pour Casio (Graph 35 ou 90).

Mon premier exemple utilisant la STL sur Casio

Nous allons écrire notre tout premier programme utilisant la STL afin de vérifier que tout fonctionne bien, ce qui nous permettra de clore ce premier article avec une installation fonctionnelle. Nous entrerons plus en avant dans l'utilisation de la STL dans les articles à venir. Ce petit programme ne sera donc pas explicité dans le détail, mais permettra seulement de vérifier que votre installation fonctionne correctement, ce qui constituera le point de départ pour les articles suivants (nous considérerons donc que cette étape est franchie et ne reviendrons donc pas sur cette phase d'installation).

Notre premier programme consiste donc en un simple remplissage d'un tableau dynamique de type vector, et en son affichage afin de vérifier que tout fonctionne de manière adéquate (compilation, linkage et exécution sur les machines Graph 35/Graph 90).

Ouvrons donc le fichier source main.cc de notre projet et copions le texte du programme suivant :


Le fichier CMakeLists.txt complet doit ressembler au minimum à cela:


Ce simple code peut être compilé via :

pour les monochromes Graph 35 (fx9860G) avec ce résultat visuellement lors de l'exécution sur la machine

ou

pour la Graph 90+E (fxCG 10/20/50) avec ce résultat visuellement lors de l'exécution sur la machine


Petite remarque en passant: n'ayant que des machines en SH4 (Graph 90+E, Graph 35+E II et fxCG-20), je n'ai pas pu tester sur les anciens modèles monochrome en SH3. Donc mea culpa si tout ne fonctionne pas très bien. Une recompilation de la librairie STL est certainement à prévoir sur cette architecture .

Logiquement la compilation devrait se passer sans problème. Si tel n'est pas le cas, laissez un commentaire afin que le SAV puisse vous aider à atteindre cette étape importante pour la suite.

Il vous reste donc à copier le fichier g1a ou le g3a à la racine de votre machine selon son type et à exécuter l'Addin correspondant. Vous devriez obtenir le résultat présenté sur les captures d'écran précédentes.

Si vous arrivez à ce point, bravo à vous , vous avez désormais une installation complètement fonctionnelle de la STL dans votre toolchain de développement pour Casio. Vous pourrez donc profiter des nombreux avantages offerts par cette libraire.

La suite ...

Dans les articles à venir, nous ferons un tour rapide des différents conteneurs disponibles dans la STL afin de vous en présenter les avantages et inconvénients (et les points à considérer pour choisir le meilleur candidat pour telle ou telle application) ainsi que les principales méthodes associées.

En attendant, n'hésitez pas à faire vos commentaires et/ou à faire remonter vos questions/avis ...

A très bientôt pour les prochains épisodes.


Liens utiles

Si vous voulez trouver plus de documentation sur la STL, la µSTL ainsi que sur leur utilisation, voici quelques liens utiles pour aller plus loin :
Site de la µSTL par l'auteur de la librairie Mike Sharov.
Le site CPlusPLus et en particulier le chapitre sur les containers.
Le site CppReference et là encore le chapitre sur les containers.

Pour ces deux derniers sites, n'hésitez pas à les mettre dans vos favoris, si vous codez en C++, ils constituent une mine d'or et permettent de trouver plein infos sur le C/C++.