Conception et réalisation d'une application de gestion du presse-papier de Windows 7.

DEDICACE

iii

A nos parents.

iv

REMERCIEMENTS

Au moment où nous terminons la rédaction de ce mémoire, avant de laisser choir notre plume, nous voudrions nous acquitter d'un devoir de probité intellectuelle, en remerciant ceux qui par leur franche et précieuse contribution nous ont apporté du soutien tout au long de ce travail.

Nos remerciements vont donc au Dr NNEME NNEME Léandre, Chef de Département du Génie Informatique de l'ENSET de Douala qui a toujours été disponible pour la supervision de ce travail.

Nous remercions également M. MAMVOULA NGUIAMBA Albert Franklin pour les sacrifices consentis pendant le suivi et la mise en oeuvre de ce travail.

Nous tenons aussi à remercier M. ONDAPHE Arthur pour le coup de pouce qu'il a eu à nous donner pour la modélisation en UML.

Nous remercions M. Ndjehoya Jean Baptiste pour l'aide qu'il nous a fourni pour la rédaction de l'Abstract.

Merci aux membres du Jury qui ont accepté de participer à ce Jury, nous en sommes très honorés.

Merci à nos camarades de l'ENSET pour leur présence dans les moments difficiles. Nous ne saurions oublier les membres de nos familles pour leur soutien sans limite. A tous ceux qui, de près ou de loin ont contribué à la réussite de ce travail

v

AVANT PROPOS

L'Ecole Normale Supérieure d'Enseignement Technique (ENSET) créée au Cameroun par arrêté présidentiel N° 260 / CAB / PR du 10 aout 1979 est un établissement d'enseignement supérieur situé à Douala. Elle a pour missions :

· La formation des enseignants destinés aux lycées d'enseignement technique du Cameroun ;

· Le recyclage et le perfectionnement du personnel enseignant dans le cadre de la formation continue ;

· La recherche appliquée pédagogique.

Cependant, en tant qu'école technologique et au regard de sa vocation régionale en matière des nouvelles technologies, l'ENSET adopte le système LMD (Licence-Master-Doctorat) en 2007. Ce système s'articule autour du savoir, du savoir-faire, du faire-savoir et du savoir-être, ainsi à l'ENSET un accent particulier a été mis une fois de plus sur la professionnalisation et la qualité des enseignements afin de donner l'opportunité à l'enseignant d'être non seulement un spécialiste de l'enseignement mais aussi de répondre de manière efficace aux exigences des nouvelles technologies dans le milieu industriel.

A l'issue de la formation, chaque élève professeur doit présenter conformément a l'arrêté ministériel N° 03 / BU / du 26 novembre 1985 :

· Un projet de mémoire pour la fin de ses études du 1^er cycle, étude sanctionné par l'obtention du Diplôme de Professeur d'Enseignement Technique premier grade (DIPET I) ;

· Un mémoire pour la fin de ses études du 2^nd cycle sanctionnée par l'obtention du Diplôme de Professeur d'Enseignement Technique deuxième grade (DIPET II).

C'est dans cette optique que nous nous sommes investis dans la « Conception et la réalisation d'une application de gestion du presse-papier de Windows 7 » et présentons ce document dont le titre est ainsi énoncé, réalisé en vue de l'obtention du DIPET II.

RESUME

L'informatique a connu un essor sans précédent ces dernières décennies au point où il devient quasi impossible à l'homme de se passer de l'utilisation de l'outil informatique. Les logiciels d'application sont de plus en plus devenus indispensables pour l'homme. La duplication des données ne s'est pas mise à l'écart de ses besoins. Elle se fait d'une source vers une cible à l'aide des opérations classiques de copie à savoir le « copier-coller » ou le « couper-coller ». Mais il vient que ces opérations peuvent dans certains cas être confrontées à des insuffisances de certaines applications du système d'exploitation Windows. En effet lorsqu'une copie est effectuée, elle est stockée en mémoire grâce à une application que Microsoft a intégré à partir de sa version 3.1 de son système d'exploitation Windows à savoir « Clipboard » plus connu sur le nom de « presse-papier » en français. Le presse-papier de Windows ne peut garder en mémoire qu'une seule copie. La copie multiple n'est pas possible car la copie chargée en mémoire est écrasée une fois qu'une nouvelle copie ait été réalisée. L'incapacité d'effectuer des copies multiples crée ainsi un problème de gestion de temps. C'est dans l'optique de résoudre ce problème qu'il nous vint à l'esprit de mettre sur pied une application «open source» de gestion du presse-papier de Windows. La faible documentation sur le concept « presse-papier » a orienté notre étude vers des éléments qui lui sont intimement liés à savoir le noyau de Windows qui est responsable de toute application fonctionnant dans ce système d'exploitation. Il a donc été question :

· D'étudier l'architecture du noyau de Windows 7¹. Ceci a fait l'objet de notre revue de littérature.

· De comprendre le fonctionnement du presse-papier natif de Windows et d'étudier quelques applications de gestion du presse-papier. Ce qui nous a permis d'élaborer un cahier de charges qui fut un guide pour l'atteinte de nos objectifs.

· D'analyser (notation UML) et d'implémenter (langage de programmation C#) l'application proprement dite grâce à l'étude effectuée autour des logiciels de gestion du presse-papier.

· De réaliser les tests sur l'application. Ceux-ci ont confirmé l'atteinte à 95% du cahier de charges.

Ce travail nous a permis de faire des perspectives pour la suite des recherches autour du

presse-papier.

vi

¹ Qui repose sur la version 6.2 de Windows NT

vii

ABSTRACT

Computer science has expanded these last decades in an unprecedented way. As a result, it has become almost impossible for man to do without the computer technology. Application software is increasingly indispensable in everyday activities. Data duplication has also significantly grown. In fact, data duplication is carried out from a source to a specific target through copying operations, namely «copy-paste» or «cut-paste» activities.

However, these operations might be limited by some Windows applications because when a copy is made, it is saved in the memory thanks to the «Clipboard» application incorporated by Windows from its 3.1 version on. The major difficulty is that Windows clipboard can save only one copy at a time in its memory. Therefore multiple copying is not possible because the copy saved in the memory is immediately replaced with the most recent one. This gives rise to the double problem of time management and task optimisation. In our quest for a solution, we have created the «Open Source» Windows clipboard management application.

The limited documentation on the «clipboard» concept has oriented our study towards an element which is closely linked to the clipboard, namely the Windows core which manages all applications working within the Windows system. So we had to:

· Study the framework of Windows 7² core which is dealt with in our literature review

· Understand how Windows original clipboard works. This has enabled us to draft a roadmap which guided our study throughout

· Analyse the application (with UML) and implement it (with C#) thanks to the study of some clipboard software

· Test the application. These tests have enabled us to conclude that the goals defined in our roadmap where met at 95%

This study has opened up new prospects for further research on the clipboard.

² Which is based on the 6.2 NT version Windows

viii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 2.1: Formats standard du presse-papier 18

Tableau 2.2 : formats de synthèse du presse-papier [12] 22

Tableau 2.3 : Fonctions de la classe Clipboard. [14] 24

Tableau 2.4 : Liste de quelques applications de gestion du presse-papier [15] 29

Tableau 2.5 : Tableau comparatif de quelques logiciels de gestion du presse-papier 30

Tableau 3.1 : Relations entre les acteurs et leurs rôles. 37

Tableau 3.1 : Les classes de l'architecture .NET 55

Tableau 4.1 : Détail des besoins pour la réalisation du projet 63

Tableau 4.2 : Paramètres associés au type de projet [23] 65

Tableau 4.3 : Coût du développement 66

ix

LISTE DES FIGURES

Figure 1.1 : Representation de l'architecture de windows nt [3] 8

Figure 1.2 : Architecture des elements du nt executive [3] 10

Figure 2.1 : Transferer les donnees au fornat text dans le presse-papier 23

Figure 2.2 : Recuperer les donnees au format text du presse-papier 23

Figure 2.3 : Reconstitution de la structure du presse-papier par reverse engineering [8] 24

Figure 3.1 : Historique de la constitution d'uml [16] 35

Figure 3.2 : Trois axes de modelisation uml [17] 36

Figure 3.3 : Diagramme de cas d'utilisation de la gestion d'une collection 38

Figure 3.4 : Diagramme de cas d'utilisation de la gestion d'un groupe 39

Figure 3.5 : Diagramme de cas d'utilisation de la gestion d'une copie 39

Figure 3.6 : Diagramme de cas d'utilisation globale de l'application 40

Figure 3.11 : Representation graphique d'une classe 45

Figure 3.12 : Diagramme de classe de l'application pressepapier1.0 46

Figure 3.13 : Package de l'application pressepapier1.0 47

Figure 3.14 : Package des classes du systeme d'exploitation 48

Figure 3.14 : Diagramme de package du pressepapier1.0 49

Figure 3.15 : Schema fonctionnel de l'application 50

Figure 3.16 : Fenêtre principale 51

Figure 3.17 : Fenêtre de configuration 52

Figure 3.18 : Fenêtre d'ajout d'une nouvelle collection 52

Figure 3.19 : Fenêtre d'ajout d'un nouveau groupe (de copies) 52

Figure 3.20 : Inscription d'une application comme visionneuse du presse-papier 57

Figure 3.21 : Sauvegarde du contenu du presse-papier « clipboard » 58

Figure 4.1 : Fenêtre principale 60

Figure 4.2 : Presentation du menu « fichier » 61

Figure 4.3 : Fenêtre de creation d'une nouvelle collection 62

Figure 4.4 : Fenêtre de creation d'un nouveau groupe 62

x

LISTE DES SIGLES ET DES ABREVIATIONS

ACL: Access Control List

ANSI: American National Standard Institute

API: Application Programming Interface

ASP: Active Server Page

CAO: Conception Assistée par Ordinateur

CF: Clipboard Format

CLR: Common Language Run-time

COCOMO: Constructive Cost Model

COM: Component Object Model

CP/M: Control Program for Microcomputers

DIB: Device Independent Bitmap

DIF: Data Interchange Format

DLL: Dynamics Library Link

EMF: Enhanced Metafile Format

GDI: Graphical Device Interface

HAL: Hardware Abstraction Layer

HURD: Hurd of Interfaces Representing Depth

I/O: Input/output

IDE: Integrated Development Environment

IHM: Interface Homme Machine

JIT: Just In Time

LPC: Local Procedure Call

NFS : Network File System

NGWS: Next Generation Web Services

NT: New Technology

NTFS: New Technology File System

OCL: Object Contraint Language

OEM: Original Equipment Manufacturer

OMG: Object Management Group

OMT: Object Medeling Technique

OOPSLA: Object Oriented Programming Systems, Languages and Applications

OOSE: Object Oriented Software Engineering

OS: Operating System

xi

PPP : Point to Point Protocol

RIFF: Resource Interchange File Format

RTF: Rich Text Format

RTOS: Real Time Operating System

SAT: Secure Access Tocken

SGR: Standard Group Report

SMP: Symmetric Multi-Processing

SRM: Security Ressource Manager

SUN: Standard University Network

TCP/IP: Transfer Control Protocol / Internet Protocol

TIC: Technologie de l'Information et de la Communication

TIFF: Tagged Image File Format

UML: Unified Modeling Language

WOW: Windows On Windows

XML: eXtensible Markup Language

XP: eXtreme Programming

xii

TABLE DES MATIERES

DEDICACE iii

REMERCIEMENTS iv

AVANT PROPOS v

RESUME vi

ABSTRACT vii

LISTE DES TABLEAUX viii

LISTE DES FIGURES ix

LISTE DES SIGLES ET DES ABREVIATIONS x

TABLE DES MATIERES xii

INTRODUCTION GENERALE 1

CHAPITRE 1 : REVUE DE LA LITTERATURE 3

1.1. Noyau d'un système d'exploitation 4

1.1.1. Généralités 4

1.1.2. Systèmes à noyaux restreints et Fonctions généralement remplies par un noyau 6

1.1.2.1. Systèmes à noyaux restreints 6

1.1.2.2. Fonctions généralement remplies par un noyau 6

1.2. Architecture du noyau de Windows 7. 7

1.2.1. Architecture générale de Windows NT 7

1.2.1.1. Le HAL (Hardware Abstraction Layer) 9

1.2.1.2. Le noyau 9

1.2.1.3. Les services du NT Executive 10

1.2.1.4. Les sous systèmes d'environnement 13

1.3. Les noyaux de Mac OS et de Linux 14

1.3.1. Le noyau de Mac OS 14

1.3.2. Le noyau de Linux 15

CHAPITRE 2 : LE PRESSE-PAPIER 17

2.1. Présentation du presse-papier 17

2.1.1. Les formats de données 18

2.1.1.1. Les formats de données standard 18

2.1.1.2. Formats inscrits du presse-papier 20

2.1.1.3. Formats privés du presse-papier 21

2.1.1.4. Formats multiples du presse-papier 21

2.1.1.5. Formats de synthèse du presse-papier 21

2.1.2. Fonctionnement du presse-papier 22

2.1.2.1. Description du processus d'extraction des données 23

2.1.2.2. Les fonctions du presse-papier 24

2.2. Limites du presse-papier de Windows 27

2.2.1. Saisie d'un mémoire avec Latex 27

xiii

2.2.2. Manipulation des images 28

2.3. Développement logiciel autour du presse-papier 28

2.4. Cahier des charges 31

2.4.1. Description de l'existant 31

2.4.2. Expression des besoins 31

2.4.2.1. Besoins fonctionnels 31

2.4.2.2. Besoins non fonctionnels 31

2.4.3. Solution adopté 32

2.4.3.1. Choix de la méthode d'analyse et de conception 32

2.4.3.2. Choix du langage de programmation 32

CHAPITRE 3 : DEVELOPPEMENT LOGICIEL 34

3.1. Analyse et conception 34

3.1.1. Présentation de UML 36

3.1.2. Les vues et diagrammes d'UML 36

3.1.2.1. La vue fonctionnelle 37

3.1.2.2. La vue dynamique 40

3.1.2.3. La vue structurelle ou statique 43

3.2. Schéma fonctionnel de l'application 50

3.3. Les interfaces du logiciel 51

3.4. Implémentation 53

3.4.1. Environnement de développement et langage de programmation 53

3.4.1.1. Présentation de Visual Studio 2010 53

3.4.1.2. L'architecture .Net 53

3.4.1.3. Présentation du langage de programmation C# 56

3.4.2. Présentation des différents modules 56

3.4.2.1. La gestion de la copie 56

3.4.2.2. La gestion des collections et des groupes. 57

3.4.2.3. La sauvegarde et la restauration des données 59

CHAPITRE 4 : TESTS ET GUIDE D'UTILISATION 60

4.1. Présentation de l'application 60

4.1.1. Fenêtre principale 60

4.1.2. Fonctionnalités de l'application 61

4.2. Configuration minimale 62

4.3. Coût estimatif du projet 62

4.3.1. Estimation du coût des équipements 63

4.3.2. Estimation du coût de développement 63

4.3.2.1. Contexte de développement d'un logiciel 63

4.4.2.2. Estimation de la charge 63

CONCLUSION GENERALE 67

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 68

1

INTRODUCTION GENERALE

Les informations que manipulent les utilisateurs de l'outil informatique sont généralement mutées d'une source vers une autre. Parfois il arrive que certaines de ces informations soit totalement déplacées³. De là, survient donc une préoccupation majeure, celle de savoir ce qui se passe lorsqu'on décide par exemple de couper un morceau de texte lors d'une saisie pour la coller à la place d'une autre et par mégarde au moment du collage de ce dernier au lieu de faire un Ctrl+V après sélection de la portion à remplacer on en fait plutôt un Ctrl+C. Il vient que le morceau de texte qui a été coupé a été écrasé par celui copié par mégarde. Il est donc important pour nous de se poser la question de savoir : où se trouve ce texte et comment faire pour le récupérer ? Lorsqu'on effectue une opération de copie⁴, l'élément copié est chargé dans une application de Windows appelée Clipboard soit « presse-papier » en français. En effet le presse-papier gère les fonctionnalités de « copier/coller » et « couper/coller » des systèmes d'exploitation. Intégré depuis le début des interfaces graphiques, il est devenu une seconde nature pour les utilisateurs. En revanche, il n'a jamais vraiment évolué depuis son introduction dans Windows.

Pourquoi est-il donc important de remplacer le presse-papier de Windows ? Il ressort qu'au sein du système d'exploitation de Microsoft, cette fonction est en effet limitée : vous pouvez effectuer un « copier » ou un « couper » (ou encore une impression d'écran) pour envoyer un élément (texte, image ou autre) dans le presse-papier, mais Windows ne peut stocker en mémoire qu'un élément à la fois. Très gênant au vue de l'exemple présenté ci-dessus. Notons cependant qu'une application comme Microsoft Office, depuis sa version XP, gère au plus 24 éléments dans son presse-papier amélioré.

De même, le presse-papier de Windows ne différencie pas la nature des éléments qui lui sont présentés : un texte a même valeur qu'une image par exemple. Enfin, l'intégration du presse-papier dans Windows se limite au simple « Copier », « Couper » et « Coller » du menu contextuel. Aucune fonctionnalité particulière n'est prévue. Par exemple, par défaut, il est impossible de copier d'un clic le chemin de l'emplacement d'un programme dans le disque dur. [1]

Ce sont toutes ces limites, et bien d'autres encore, qui ont suscitées à la suite d'une étude préalable du presse-papier le souci de mettre sur pied une application de gestion du presse-

³ Dans le sens d'un « couper-coller »

⁴ «copier-coller» ou «couper-coller»

2

papier de Windows. Le rapport qualité prix de cette application est donc meilleur que d'autres applications payantes.

A travers notre application, il sera donc possible à tout utilisateur de visualiser et d'un seul clic récupérer une copie perdue par le presse-papier de Windows, de stocker dans un groupe un ensemble de copies constamment utilisé par exemple :

· Des structures et commandes utilisées lors de la rédaction d'un mémoire ou d'une thèse de doctorat avec l'éditeur Latex ;

· Des fragments de code utilisés dans le cadre d'un développement logiciel ;

· des images utilisées dans le cadre des conceptions graphiques.

Tous pouvant être facilement récupérés en un seul clic.

Nous offrons donc ainsi à tout utilisateur de l'outil informatique un presse-papier qui fonctionne même après un redémarrage de Windows et dont le nombre de copie maximale passe de 24 à un nombre théoriquement infini.

Ce travail se divise en deux étapes : une théorique et l'autre pratique. Dans l'étape théorique, nous avons d'abord fais une étude sur le noyau des systèmes d'exploitations en général et de celui de Windows en particulier. Ensuite nous avons fait une étude du presse-papier de Windows. Enfin une analyse des besoins nous a permis de rédiger le cahier de charges. L'étape pratique a consisté à analyser et à concevoir via UML (Unified Modeling Language) l'application de gestion du presse-papier. A la suite de cette analyse, nous avons proposé une implémentation en C# de l'application et réalisé des tests sur celle-ci.

Ce mémoire est ordonné comme suit : l'architecture du noyau de Windows NT 6.2 et sa relation avec le presse-papier sont présentées dans le chapitre 1. Le chapitre 2 présente le presse-papier dans sa globalité et son fonctionnement particulier au sein du système d'exploitation Windows. Les différentes phases d'analyse et de conception de l'application ainsi que son implémentation sont présentés dans le chapitre 3. Le chapitre 4 détaille les tests sur l'application, la configuration minimale d'utilisation et le coût estimatif du projet.

3

REVUE DE LA LITTERATURE			CHAPITRE 1

En informatique, le presse-papier⁵ est une fonctionnalité qui permet de stocker des données que l'on souhaite dupliquer ou déplacer. Il utilise une zone de la mémoire volatile de l'ordinateur, pouvant contenir des informations de nature diverse (texte, image, fichier, etc.). Ces informations sont stockées en zone mémoire lorsqu'elles ont fait l'objet d'un appel à la fonction copier ou couper du système d'exploitation ou d'un logiciel. Elles sont réutilisables par la suite par l'appel de la fonction « coller », qui replace l'objet. Ces opérations sont possibles dans plusieurs systèmes d'exploitation et sont utilisées chaque jour par des utilisateurs ; ceci demande une grande manoeuvre à l'intérieur du système d'exploitation qui doit être capable de stocker en mémoire les informations à manipuler. Mais pouvons-nous parler de mémoire sans toutefois parler de l'élément essentiel de tout système d'exploitation qui de par ses fonctions assurent aussi celle de la gestion de la mémoire ? Il s'agit ici du noyau du système d'exploitation communément appelé Kernel en anglais. On distingue plusieurs systèmes d'exploitation possédant un presse-papier parmi lesquels WINDOWS 3.X, WINDOWS NT, WINDOWS 2000, WINDOWS ME, WINDOWS XP, WINDOWS 7, WINDOWS 8, LINUX, UNIX, MAC OS, CHROME OS, ANDROID mais un seul fera l'objet de notre étude à savoir Windows 7. Le système d'exploitation stocke le contenu du presse-papier dans la mémoire volatile de l'ordinateur. La gestion de cette mémoire est une tâche réservée au noyau du système d'exploitation; son étude est plus qu'indispensable pour la compréhension de la relation qui existe entre le presse-papier et la mémoire. L'objet de ce chapitre est de faire une étude globale de l'architecture du noyau d'un système d'exploitation en générale et en particulier de celui de Windows 7 dans un premier temps et dans un second temps établir l'importance du choix de ce dernier en le comparant aux noyaux de deux autres systèmes d'exploitation à savoir Mac OS et Linux dans leurs versions équivalentes à celle de Windows 7.

⁵ ou « presse-papiers » selon l'ancienne orthographe

4

1.1. Noyau d'un système d'exploitation

1.1.1. Généralités

Le noyau d'un système d'exploitation est lui-même un logiciel, mais ne peut cependant utiliser tous les mécanismes d'abstraction qu'il fournit aux autres logiciels. Son rôle central impose par ailleurs des performances élevées. Cela fait du noyau la partie la plus critique d'un système d'exploitation et rend sa conception et sa programmation particulièrement délicates. Plusieurs techniques sont mises en oeuvre pour simplifier la programmation des noyaux tout en garantissant de bonnes performances.

En informatique, le noyau d'un système d'exploitation est le logiciel qui assure :

· la communication entre les logiciels et le matériel ;

· la gestion des divers logiciels (tâches) d'une machine (lancement des programmes, ordonnancement...) ;

· la gestion du matériel (mémoire, processeur, périphérique, stockage...).

La majorité des systèmes d'exploitation est construite autour du noyau. L'existence d'un noyau, c'est-à-dire d'un programme unique responsable de la communication entre le matériel et le logiciel, résulte de compromis complexes portant sur des questions de performance, de sécurité et d'architecture des processeurs.

L'existence d'un noyau présuppose selon Andrew Tanenbaum⁶ une partition virtuelle de la mémoire vive physique en deux régions disjointes, l'une étant réservée au noyau (l'espace noyau) et l'autre aux applications (l'espace utilisateur). Cette division, fondamentale, de l'espace mémoire en un espace noyau et un espace utilisateur contribue beaucoup à donner la forme et le contenu des actuels systèmes généralistes (GNU/Linux, Windows, Mac OS X, etc.), le noyau ayant de grands pouvoirs sur l'utilisation des ressources matérielles, en particulier de la mémoire. Elle structure également le travail des développeurs : le développement de code dans l'espace noyau est a priori plus délicat que dans l'espace utilisateur car la mémoire n'y est pas protégée. Ceci implique que des erreurs de programmation, altérant éventuellement les instructions du noyau lui-même, sont potentiellement beaucoup plus difficiles à détecter que dans l'espace utilisateur où de telles altérations sont rendues impossibles par le mécanisme de protection.

6 Andrew Tanenbaum, Operating Systems: Design and Implementation, Prentice Hall, 3rd ed. (ISBN 0-13-142938-8), chapitre 1,3 - 1,4 - 4.

5

Le noyau offre ses fonctions (l'accès aux ressources qu'il gère) au travers des appels système. Il transmet ou interprète les informations du matériel via des interruptions. C'est ce que l'on appelle les entrées et sorties.

Diverses abstractions de la notion d'application sont fournies par le noyau aux développeurs. La plus courante est celle de processus (ou tâche). Le noyau du système d'exploitation n'est en lui-même pas une tâche, mais un ensemble de fonctions pouvant être appelées par les différents processus pour effectuer des opérations requérant un certain niveau de privilèges. Le noyau prend alors en général le relais du processus pour rendre le service demandé et lui rend le contrôle lorsque les actions correspondantes ont été réalisées.

Il peut arriver cependant que le processus puisse poursuivre une partie de son exécution sans attendre que le service ait été complètement réalisé. Des mécanismes de synchronisation sont alors nécessaires entre le noyau et le processus pour permettre à celui-ci, une fois qu'il est arrivé au point où il a besoin que le service ait été rendu, d'attendre que le noyau lui notifie l'exécution effective du service en question.

Un processeur est capable d'exécuter un seul processus, un multiprocesseur est capable de gérer autant de processus qu'il a de processeurs. Pour pallier cet inconvénient majeur, les noyaux multitâches permettent l'exécution de plusieurs processus sur un processeur, en partageant le temps du processeur entre les processus.

Lorsque plusieurs tâches doivent être exécutées de manière parallèle, un noyau multitâche s'appuie sur les notions de :

· commutation de contexte : (context switch en anglais) en informatique consiste à sauvegarder l'état d'un processus pour restaurer à la place celui d'un autre dans le cadre de l'ordonnancement d'un système d'exploitation multitâche.

· ordonnancement : c'est le fait d'ordonner des tâches à exécuter selon certaines contraintes. Ces tâches peuvent être l'exécution d'opération sur les entrées-sorties ou le traitement de processus. Les contraintes peuvent être temporelles ou dimensionnelles. ;

· temps partagé.

Les entrées et les sorties font l'objet d'un traitement spécifique par l'ordonnanceur. De l'anglais scheduler, il désigne dans un système d'exploitation le composant du noyau chargé de choisir l'ordre d'exécution des processus d'un ordinateur. Il s'avère donc important de mettre un accent sur les fonctions remplies par un noyau.

6

1.1.2. Systèmes à noyaux restreints et Fonctions généralement remplies par un noyau

1.1.2.1. Systèmes à noyaux restreints

Il existe de nombreux noyaux aux fonctionnalités restreintes tels que les micro-noyaux, les systèmes sans noyau (MS-DOS, CP/M) ou les exo-noyaux.

Ces systèmes sont généralement adaptés à des applications très ciblées mais posent des problèmes variés (de sécurité avec MS-DOS, de performances avec HURD ou QNX). La plupart d'entre eux sont actuellement inadaptés pour une utilisation généraliste, dans des serveurs ou ordinateurs personnels.

1.1.2.2. Fonctions généralement remplies par un noyau

Les noyaux ont comme fonctions de base d'assurer le chargement et l'exécution des processus, de gérer les entrées/sorties et de proposer une interface entre l'espace noyau et les programmes de l'espace utilisateur.

À de rares exceptions, les noyaux ne sont pas limités à leurs fonctionnalités de base. On trouve généralement dans les noyaux les fonctions des micronoyaux : un gestionnaire de mémoire et un ordonnanceur, ainsi que des fonctions de communication interprocessus.

En dehors de fonctions précédemment listées, de nombreux noyaux fournissent également des fonctions moins fondamentales telles que :

· la gestion des systèmes de fichiers ;

· plusieurs ordonnanceurs spécialisés (batch⁷, temps réel, entrées/sorties, etc.) ;

· des notions de processus étendues telles que les processus légers ;

· des supports réseaux (TCP/IP, PPP, pare-feu, etc.) ;

· des services réseau (NFS, etc.).

Enfin, la plupart des noyaux fournissent également des modèles de pilotes et des pilotes pour le matériel.

En dehors des fonctionnalités de base, l'ensemble des fonctions des points suivants (y compris les pilotes matériels, les fonctions réseaux et systèmes de fichiers ou les services) n'est pas nécessairement fourni par un noyau de système d'exploitation. Ces fonctions du système d'exploitation peuvent être implantées tant dans l'espace utilisateur que dans le noyau lui-même. Leur implantation dans le noyau est faite dans l'unique but d'augmenter les

⁷ Traitement par lot.

7

performances. En effet, suivant la conception du noyau, la même fonction appelée depuis l'espace utilisateur ou l'espace noyau a un coût temporel notoirement différent. Si cet appel de fonction est fréquent, il peut s'avérer utile d'intégrer ces fonctions au noyau pour augmenter les performances.

Ces techniques sont utilisées pour pallier des défauts des noyaux tels que les latences élevées. Autant que possible, il est préférable d'écrire un logiciel hors du noyau, dans l'espace utilisateur. En effet, l'écriture en espace noyau suppose l'absence de mécanismes tels que la protection de la mémoire. Il est donc plus complexe d'écrire un logiciel fonctionnant dans l'espace noyau que dans l'espace utilisateur, les bugs et failles de sécurité sont bien plus dangereux. [2]

1.2. Architecture du noyau de Windows 7.

Windows 7 est un système d'exploitation créé par Microsoft pour remédier les problèmes rencontrés par les utilisateurs de Windows Vista. Construit sur une version amélioré du noyau de Windows Vista (NT 6.0), le noyau de Windows 7 (NT 6.1) à une architecture assez complexe qui malgré tout permet une étroite collaboration entre les ressources matérielles et logicielles dont a besoin un système d'exploitation pour bien fonctionné. De la création du premier système d'exploitation de Microsoft baptisé MS-DOS pour Microsoft Disk Operating System (système d'exploitation du disque) jusqu'à la version Windows 3.0 on ne parlait pas du presse-papier qui est un élément très important qui fonctionne en étroite collaboration avec le noyau de Windows à partir de la version Windows NT 3.1 jusqu'à la version du noyau de Windows NT 6.1 sous lequel fonctionne Windows 7. Le but de cette partie est de présenter l'architecture du noyau de Windows 7 en occurrence le NT 6.1 et de dégager le rapport qui existe entre le presse-papier de Windows et son noyau (Kernel).

1.2.1. Architecture générale de Windows NT

Pour mieux parler du noyau Windows NT 6.1 il est nécessaire de faire une étude globale de l'architecture générale de Windows NT. Ceci dans le but de mieux nous éclairer sur la base de l'administration des noyaux des systèmes d'exploitation de Windows car tous ces derniers sont conçu autour d'un noyau de base dont les versions diffère selon les besoins du système d'exploitation. Windows NT fonctionne dans deux modes différents, le mode utilisateur et le mode noyau: [3]

· Le mode utilisateur est le mode dans lequel tournent les programmes qui sont soumis à la sécurité du système d'exploitation, fournie justement par les programmes qui

tournent en mode noyau. On y trouvera tous les programmes des utilisateurs, mais aussi certains programmes du système d'exploitation qui ont été placés ici pour ne pas trop charger de programmes en mode noyau (peut-être aussi parce-que leurs programmes ne sont pas stables et qu'il ne vaut mieux pas qu'ils puissent accéder à toute la mémoire...).

· Le mode noyau est le mode dans lequel tournent les fonctions vitales du système d'exploitation. C'est un mode protégé où le code est très optimisé. Un programme tournant dans ce mode n'est pas soumis aux divers contrôles de sécurité, comme par exemple vérifier si la mémoire à laquelle il accède lui est bien attribuée. Les programmes ne doivent contenir aucune bogue car la sécurité est réduite au minimum. Les programmes doivent à tout prix respecter leur espace d'adressage. On retrouve dans ce mode tous les programmes utilisés en permanence par le système d'exploitation. Il est impossible de faire tourner ces propres programmes dans ce mode.

La stabilité de Windows NT est assurée grâce à ces deux modes. Le mode noyau est le coeur du système d'exploitation, la partie la plus petite possible, la plus optimisée et sans aucune bogue. Tout ce qui tourne en mode utilisateur est contrôlé par les programmes du mode noyau et ne peut donc pas faire planter le système, en théorie bien sûr. La Figure 1.1 montre la séparation entre les deux modes. Cette séparation est matérialisée par une ligne horizontale en pointillés :

8

Figure 1.1 : Représentation de l'architecture de Windows NT [3]

9

Tout ce qui est représenté en vert c'est-à-dire tout ce qui est en mode noyau sauf le matériel, s'appelle le NT Executive. Il regroupe le noyau, la HAL et les services systèmes. Les services systèmes sont tous les modules tournant en mode noyau, autour du noyau (ne pas confondre noyau et mode noyau) : l'I/O⁸ Manager, l'Object Manager, le Security Ressource Manager, le Process Manager, le LPC, le Virtual Memory Manager et le Graphic Manager. Sur la Figure 1.1, les services systèmes sont représentés comme une surcouche, c'est en fait la vision que tout programme tournant en mode utilisateur a du système d'exploitation. Les programmes vont faire appel aux services système via des API⁹ appelées "Native API". Ils ne vont pas s'adresser directement à tel ou à tel service. Le rôle de chacune de ces boites noires est détaillé ci-dessous :

1.2.1.1. Le HAL (Hardware Abstraction Layer)

HAL pour Hardware Abstraction Layer, ou en français, Couche d'Abstraction Matérielle. C'est grâce à cette couche que Windows NT est portable sur plusieurs types de machines. Son rôle est de masquer complètement la partie matérielle au système d'exploitation lui-même. Tout matériel va être représenté virtuellement au système d'exploitation. Le système d'exploitation va utiliser le matériel via une interface unique, sans se soucier du matériel. C'est à la couche d'abstraction matérielle de traduire les demandes au système physique. A un type de machine correspond une couche HAL spécifique. Grâce à cette couche, Windows NT peut tourner sur plusieurs types de microprocesseurs : Intel, MIPS, PowerPC, Alpha. C'est encore la couche HAL qui gère les systèmes multiprocesseurs, en intégrant l'interface SMP (Symmetric Multi Processing). La couche HAL est différente suivant le nombre de processeurs dans le système.

La couche HAL représente chaque processeur comme un processeur virtuel au noyau. Le noyau, allouera ses tâches sur ces différents processeurs. Que ce soient des processeurs Alpha, Intel ou autre, le noyau voit toujours des processeurs virtuels. La couche HAL n'est accessible que par le NT Executive. Pour accéder au matériel, les programmes utilisateurs sont donc obligés de passer par les Native APIs.

1.2.1.2. Le noyau

Le noyau, aussi appelé micro-noyau ou Kernel pour les anglicistes. Son principal rôle est de planifier les threads sur les différents processeurs virtuels, en fonction de leur priorité. Il va préempter les processus qui n'auront pas rendu d'eux-mêmes la main après le quantum de

⁸ Input/Output équivalent anglais de E/S pour Entrées/Sorties en français.

⁹ Application Programming Interface ou interface de programmation d'application en français.

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temps (slice) attribué. Il traite toutes les interruptions système. Il traite les exceptions processeurs (divisions par zéro, ou toute opération que le processeur s'interdit lui-même de faire). Le noyau est aussi un programme et ce noyau tourne sur chaque processeur. Il ne peut être préempté et ne peut donc pas non plus être swappé¹⁰. Les parties critiques du noyau sont écrites en assembleur et par conséquent tout ce que le noyau ne fait pas est fait par les services du NT Executive.

1.2.1.3. Les services du NT Executive

Les services du NT Executive tournent aussi en mode noyau. Ce sont donc des parties importantes, indispensables au système d'exploitation. Leur rôle est de fournir les services de base aux sous-systèmes d'environnement. La Figure 1.2 présente les différents services du NT Executive.

Figure 1.2 : Architecture des éléments du NT Exécutive [3] Pour mieux comprendre cette figure, énumérons un peu le rôle de chacun :

· l'Object Manager, ou Gestionnaire d'Objets :

Sous Windows NT, tout est représenté sous forme d'objet : un processus, un thread, un périphérique quelconque sont des objets. Chaque objet contient une ACL : Access Control List, Liste de Contrôle d'Accès, une liste définissant les droits que les autres objets ont sur lui. Pour travailler avec un objet, on utilise un handle¹¹. Ce handle est une référence représentant l'objet. Il contient notamment un pointeur sur l'objet ainsi que les droits que l'on possède sur cet objet. C'est le gestionnaire d'objets qui fournit tous les handle que les autres objets lui demandent. Les objets sont créés, modifiés et supprimés par le gestionnaire d'objets. Le gestionnaire d'objets supprime les objets orphelins. Un objet ne doit exister que s'il est utilisé. Le gestionnaire d'objet compte le nombre d'objets utilisant chaque objet. Quand ce nombre

¹⁰ Swappé signifie que le code d'exécution est transféré de la mémoire vive vers le disque pour récupérer un peu de mémoire ; il sera replacé en mémoire quand on en aura besoin.

¹¹ Un handle est une valeur numérique identifiant un objet informatique.

11

arrive à zéro, l'objet n'est plus utilisé, donc supprimé. Le gestionnaire d'objet veille à ce que chaque objet ne consomme pas trop de ressources.

s le Process Manager, ou Gestionnaire de processus

Son rôle est de créer, modifier l'état et supprimer les threads. Il renseigne sur l'état de chaque thread. Son rôle n'est pas de cadencer les threads. Tout processus contient au moins un thread initial, dans laquelle tourne effectivement le programme.

s Le Virtual Memory Manager, ou gestionnaire de mémoire virtuelle

Son rôle est d'allouer 4 Go d'espace mémoire à tous les processus en exécution, indépendamment de l'espace mémoire effectivement disponible sur le système. Sur ces 4 Go, 2Go seront réservés au système, les deux restants seront à la disposition du programmeur. Sur les systèmes contenant suffisamment de mémoire, il sera possible d'allouer plus d'espace pour la partie applicative (donc moins pour le système).

Il s'assure que chaque application reste dans son espace d'adressage attribué. C'est le gestionnaire de mémoire virtuelle qui gère le swap. Les programmes demandent des pages mémoire au gestionnaire. Le gestionnaire leurs fournit, qu'elles soient en mémoire vive ou swappées.

s Le LPC: Local Procedure Call, ou Appel de Procédure Locale

Dans un système d'exploitation, tournent en permanence un certain nombre de threads. Tous les services systèmes par exemple sont des threads ; les sous-environnements aussi. Viennent ensuite les applications utilisateur. Tous ces threads dialoguent en permanence entre elles, les applications vers le sous-système d'environnement, le sous-système d'environnement vers les services système, les services système entre eux. Tous ces dialogues passent par le LPC qui gère la communication entre threads. C'est un programme spécifiquement développé pour optimiser les communications locales entre processus.

s Le SRM : Security Ressource Manager, ou gestionnaire de sécurité des ressources

Son rôle est de gérer la sécurité en local sur la machine. Il sécurise l'accès à tout objet du système. Quand un utilisateur veut utiliser un objet, il fait une demande de handle auprès du gestionnaire d'objet. Le gestionnaire d'objet demande au SRM quels droits l'utilisateur a effectivement sur l'objet demandé. Le SRM compare le SAT (Secure Access Tocken, Jeton d'accès sécurité) de l'utilisateur, contenant les droits de l'utilisateur (appartenance aux groupes

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donc héritage), à l'ACL de l'objet demandé et en déduit le niveau d'accès de l'utilisateur sur l'objet. Ce niveau d'accès sera stocké dans le handle.

· Le I/O Manager, ou Gestionnaire d'Entrées-Sorties

C'est une grosse partie du système d'exploitation. Il est divisé lui-même en plusieurs couches de manière à être le plus modulaire possible. Il est constitué de telle manière que lorsque l'on veut ajouter ou changer un driver quelconque (disque dur, carte réseau) on ait le moins de code possible à développer. Il faudra simplement ajouter la couche qui va bien au bon endroit. Celle-ci s'appuiera sur ses couches supérieures et inférieures, qui n'auront pas à être modifiées. Plus les couches sont hautes, moins elles connaissent le système physique.

Le gestionnaire d'entrées-sorties coordonne et gère les communications entre drivers. Ces communications se font avec des messages spéciaux appelés I/O Request Packets. Le gestionnaire d'entrées-sorties gère notamment les systèmes de fichiers et les redirecteurs réseau (c'est grâce à lui que peuvent cohabiter plusieurs systèmes de fichier, par redirection des packets vers la bonne couche suivant leur type). Un redirecteur réseau n'est en fait rien d'autre qu'un système de fichier spécial. Pour une application, la méthode pour aller chercher une information sur le serveur ou sur un map réseau est strictement identique. Le gestionnaire d'entrées-sorties gérant les systèmes de fichier, il est normal qu'il gère aussi le cache disque (c'est le cache qui optimise les lectures sur le disque). Au lieu de diriger les requêtes disques directement vers le disque, il regarde d'abord dans le cache. S'il ne trouve pas le bloc demandé, il va alors transmettre la requête au disque. La réponse repassera forcément par le cache, qui cette fois ci stockera l'information. [3]

· Le Graphic Manager, ou gestionnaire graphique

Il regroupe les deux sous-modules GDI et USER, correspondant respectivement à l'interface graphique et au gestionnaire de fenêtres. Ce module n'était pas présent dans le NT Executive sur Windows NT3, ceci a été présent à partir du Windows NT4 et présent aujourd'hui dans les autres Windows NT jusqu'à la version 6.1 correspondant au noyau de Windows 7. Sous Windows NT3, GDI et USER se trouvaient dans le sous-environnement Win32. Leur choix, contesté par certains, a été justifié pour la raison suivante : Sous Windows NT3, quand le sous-environnement Win32 plantait, on ne pouvait absolument plus rien faire, le système était bloqué. En le mettant dans le NT Executive, lorsque le sous-environnement Win32 plante, le noyau est capable de repeindre votre écran en bleu et vous afficher des informations susceptibles de vous aider à résoudre, du moins comprendre, le problème. De plus, par la commande CTRL-ALT-SUPPR, il décharge le système d'exploitation. [3]

13

1.2.1.4. Les sous-systèmes d'environnement

Tous les sous-systèmes d'environnement tournent en mode utilisateur. Ils sont au nombre de trois : Win32, POSIX et OS/2. Leur rôle est d'offrir aux applications un environnement d'exécution. Le sous-environnement natif de Windows NT est Win32. Les deux autres ont étés rajoutés pour que Windows NT se dise compatible. Windows NT sait dans quel sous-environnement faire tourner une application grâce à l'entête du fichier. [3]

· Le sous-système d'environnement Win32

Comme énoncé précédemment, il s'agit du sous-système d'environnement natif à Windows NT. C'est lui qui gère le clavier et la souris, les autres sous-systèmes d'environnement passent donc obligatoirement par Win32 en traduisant leurs API en API Win32. Win32 a donc une grande importance, s'il plante, on n'a plus d'accès aux applications tournant sur les autres sous-systèmes. Toutes les applications utilisent les API Win32 pour dialoguer avec le système. Les applications Win32 disposent donc leur propre espace d'adressage. [3]

· Le sous-système d'environnement POSIX

POSIX signifie "Portable Operating System Interface" et comme son nom l'indique, définit une interface commune à tout système d'exploitation qui veut être à la norme POSIX. La norme POSIX est définie sur 13 niveaux, de 0 à 12, 12 étant la norme la plus complète. Windows NT est conforme à la norme POSIX.1, autant dire qu'il ne l'est pas. Enfin, cette norme définit quelques critères sur le format des noms du système de fichiers que NTFS (système de fichier sous le quel fonctionne Windows 7) respecte. Les fonctions réseau et système ne sont donc pas POSIX. Pour ceux qui tiennent à faire tourner une application POSIX dans ce sous-système, les applications ont leur propre espace d'adressage et tournent en mode multitâches préemptif¹².

· Le sous-système d'environnement OS/2

OS/2 est l'interface de présentation qu'avait choisie Microsoft au départ pour Windows NT, mais face au succès de Windows 3.X (Win16), c'est Win32, une évolution de Win16, qui a été finalement adopté. Windows NT respecte la norme OS/2 1.X, c'est à dire OS/2 mode caractère (OS/2 2.X étant le mode graphique). On dispose cette fois ci de quelques supports

¹² Se dit d'un système d'exploitation multitâche lorsque celui-ci peut à tout moment arrêter une application pour passer la main à la suivante.

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réseaux. Comme pour le sous-environnement POSIX, les applications disposent de leur propre espace d'adressage et tournent en mode multitâches préemptif.

Comme nous l'avons présenté ci-dessus il en ressort que le presse-papier étant une application (logiciel), sa communication avec le matériel est assurée ici par le noyau du système d'exploitation. Dans tout système d'exploitation, les opérations de « copier-coller », « couper-coller » sont assurées par une application virtuelle nommée Clipboard. Cette application utilise la mémoire vive de l'ordinateur. Cette mémoire vive représentée par deux régions disjointes selon Andrew Tanebaum, l'une étant réservée aux applications (espace utilisateur) et l'autre au noyau (espace noyau) est l'élément sans lequel le presse-papier ne peut exister. Il vient donc que le presse-papier fonctionne grâce à la présence de la mémoire et que la gestion de cette dernière est assurée par le noyau du système d'exploitation. D'où le rapport existant entre le presse-papier et le noyau de Windows. Ceci étant il est nécessaire de se poser la question suivante : quand est-il du fonctionnement du noyau dans les systèmes d'exploitation Mac OS et Linux ? La réponse à cette interrogation nous amène à une brève étude des noyaux de Mac OS et Linux sous les versions équivalentes à celle de Windows 7.

1.3. Les noyaux de Mac OS et de Linux

L'étude que nous venons de mener sur l'architecture du noyau de Windows nous amène à jeter un coup d'oeil au sein des noyaux des autres systèmes d'exploitation assez utilisé au même titre que celui de Windows à savoir Mac OS et Linux. Pour cela nous allons faire une brève étude des noyaux de ces deux systèmes.

1.3.1. Le noyau de Mac OS

Mac OS est un système d'exploitation de la société Apple doté de plusieurs versions parmi laquelle celle sortie en 2009 (Mac OS 10.6 Snow Leopard) année proche de la sortie de Windows 7 tourne sur un noyau 32 bits pouvant gérer des applications 64 bits. Actuellement Mac OS X est le seul système d'exploitation qui permet d'avoir un noyau 32 bits et des applications 64 bits. Windows 64 bits a été excessivement difficile à se déployer, car le noyau étant 64 bit, il a fallu que tous les pilotes le soient pour que l'adoption soit massive : elle ne l'est pas encore. La technologie pour faire tourner des applications 32 bits dans Windows 64 bits est WOW (Windows On Windows) : une surcouche d'abstraction difficile à mettre en oeuvre et à maintenir. [4]

Cependant, Mac OS 10.6 Snow Leopard est livré avec deux noyaux. Le premier est un noyau en mode architecture 32 bits le second en 64 bits. Sur la majorité des Macs, le noyau

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utilisé par défaut est le noyau 32 bits. Ceci étant les applications fonctionnant sur cette version de Mac contiennent du code prévu pour être lancé sur les deux architectures à la fois et qui pénalisent donc le poids du fichier (qui contient en pratique deux fois plus de code) et sa vitesse d'exécution car il est très difficile d'optimiser un programme lorsque le code doit pouvoir s'exécuter sur plusieurs architectures, complètement différentes de surcroît. [5]

Il en ressort de cette brève étude qu'il est difficile de programmer des applications fonctionnant sur Mac OS 10.6 Snow Leopard car fonctionnant avec deux noyaux : un noyau 32 bits et un autre 64 bits dont le démarrage des applications se fait avec le 32 bits par défaut. Faire une application fonctionnant à sur deux noyaux n'étant pas aisé surtout que le noyau de Mac OS 10.6 Snow Leopard n'est pas totalement ouvert aux développeurs. C'est la raison pour laquelle nous avons choisi de travailler sur Windows 7 car il est ouvert aux développeurs et une grande communauté s'offre le luxe de concevoir des applications tournant en mode noyau ; ceci pouvant nous servir de modèle et de guide dans la réalisation de notre application.

1.3.2. Le noyau de Linux

Linux est de natif un noyau qui a été créé en 1991 par Linus Torvald. [6] Il s'agit d'un noyau POSIX, respectant les normes POSIX¹³ 1003.1 et 1003.2. C'est le noyau (version 2.6) du système d'exploitation Linux version LTS 8.04 qui retiendra notre attention car son année de sortir est proche de celle de Windows 7.

En fait le noyau Linux est la base de tout système Linux. C'est la partie qui réalise toute l'abstraction du matériel, assure la gestion des droits, gère les processus, etc. Le noyau Linux constitue de ce fait la partie d'un système Linux qui répond strictement à la définition de système d'exploitation. [7]

Comme tout noyau, Linux 2.6 fournit en son coeur les quatre services de base que sont : le support du processeur, le gestionnaire mémoire, le gestionnaire d'interruption et l'ordonnanceur.

Le noyau linux 2.6 est un noyau monolithique¹⁴/hybride qui offre une grande ouverture de programmation et d'intégration aux développeurs mais ce qui a poussé notre choix vers le système d'exploitation Windows 7 et non pas sur Linux relève du fait que le noyau Windows NT.6.1 reste stable jusqu'à la mise en place d'un autre système d'exploitation contrairement à

¹³ POSIX: Portable Operating System for Computer Environment. C'est une norme Unix de L'IEEE qui spécifie le noyau du système.

¹⁴ Noyau en un seul fichier executable.

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celui de Linux 2.6 qui est passé en 2009 à sa version 2.6.21 et dont le fonctionnement des applications écrites sur la base du fonctionnement du 2.6 nécessiteraient parfois des mises à jour.

Tout au long de notre étude, il a été question pour nous de présenter dans un premier temps l'architecture d'un noyau d'un système d'exploitation et s'attarder sur l'étude de celui de Windows NT 6.1. Dans un second temps il a été question pour nous de présenter le noyau de Mac OS version 10.6 surnommé Snow Leopard et celui de Linux à sa version 2.6 ce qui nous permis de dégager les raisons pour lesquelles nous avons choisies de travailler sur le noyau Windows NT 6.1 dont repose le système d'exploitation Windows 7 et qui d'après notre étude reste le plus stable à la programmation.

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LE PRESSE-PAPIER

CHAPITRE 2

Le presse-papier a été intégré dans la famille des systèmes d'exploitation Windows à partir de Windows 3.1. Windows utilise le presse-papier pour transférer les données entre les applications. Il établit ainsi un lien entre les fonctions de l'utilisateur (manipulées par user32.dll) et celles du noyau (manipulé par win32k.sys). Cette dichotomie différencie le presse-papier du processus, de la configuration et de l'activité du réseau qui sont des fonctions du noyau du Système d'Exploitation.[8] Certaines versions de Windows telles que Windows 98 et Windows NT intègre des programmes de visionneuse de presse-papier qui montrent le contenu courant du presse-papier.[9] Ce chapitre présente le fonctionnement du presse-papier de Windows, ses limites ainsi que les développements logiciels autour du presse-papier. Nous finirons en présentant le cahier des charges d'une l'application de gestion du presse-papier que nous allons développer afin de pallier aux limites du presse papier natif de Windows.

2.1. Présentation du presse-papier

Le presse-papier est le mécanisme que le système d'exploitation Microsoft Windows utilise pour permettre à des données d'être partagées entre les applications. [9] Le presse-papier est axé sur l'utilisateur c'est-à-dire qu'aucune application ne doit faire appel à ce dernier à l'insu de l'utilisateur.

Le presse-papier est sollicité chaque fois qu'une des opérations « couper », « copier », « coller » est effectuée. Avant que les données ne soient copiées dans le presse-papier, l'utilisateur doit sélectionner l'information spécifique à copier. Cette information doit appartenir à l'un des formats de données pris en charges par le presse-papier. Dans le cas contraire, il sera automatiquement converti en un format de données proche de celui-ci.

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2.1.1. Les formats de données

Microsoft Windows met à la disposition de l'utilisateur trois (03) types de formats de données pour stocker les informations dans le presse-papier. Ceux-ci sont sollicités lors d'une opération devant impliquer le presse-papier.

2.1.1.1. Les formats de données standard

Les formats de presse-papier définis par le système sont appelés format standard du presse-papier. Ces formats prédéfinis sont préfixés par CF (Clipboard Format) et définis dans WINUSER.H. Le tableau suivant décrit ces différents formats.

Tableau 2.1: Formats standard du presse-papier [10]

Constante	Valeur		Description	CF_TEXT
0x0001	Format texte. Chaque ligne se termine par une combinaison retour chariot / saut de ligne (CR-LF). Un caractère zéro signale la fin des données. Utilisez ce format pour les textes ANSI.		CF_BITMAP
0x0002	Spécifie un format de données de bitmap Microsoft Windows. (HBITMAP).		CF_METAFILEPICT
0x0003	Spécifie le format de données de l'image du métafichier Windows.		CF_SYLK
0x0004	Spécifie le format de données de lien symbolique Windows.		CF_DIF
0x0005	Spécifie le format d'échange de données Windows. (DIF, Data Interchange Format)		CF_TIFF
0x0006	Spécifie le format de données TIFF (Tagged Image File Format)		CF_OEMTEXT
0x0007	Spécifie le format de données de texte Windows OEM standard. Chaque ligne se termine par une combinaison retour chariot / saut de ligne (CR-LF). Un caractère zéro signale la fin des données.

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CF_DIB	0x0008		Spécifie le format de données bitmap indépendant du périphérique (DIB, Device Independent Bitmap).	CF_PALETTE
0x0009	Spécifie le format de palette Windows. Chaque fois qu'une application met des données dans le presse-papier qui dépend d'une palette de couleurs ou l'assume, elle doit mettre aussi mettre la palette dans le presse-papier.		CF_PENDATA
0x000A	Spécifie le format de données de stylet Windows, constitué de traits de stylet dans le cas de logiciels prenant en charge l'écriture manuscrite.		CF_RIFF
0x000B	Spécifie le format de données audio RIFF (Resource Interchange File Format). Les données audio ici sont plus complexes que celles du format wave standard CF_WAVE.		CF_WAVE
0x000C	Représente les données audio dans l'un des formats standards wave.		CF_UNICODETEXT
0x000D	Spécifie le format de texte Unicode. Chaque ligne se termine par une combinaison retour chariot / saut de ligne (CR-LF). Un caractère zéro signale la fin des données.		CF_ENHMETAFILE
0x000E	Spécifie le format de métafichier amélioré (EMF, Enhanced Metafile Format) Windows.		CF_HDROP
0x000F	Un identifiant du type HDROP qui identifie une liste de fichiers. Une application peut retrouver les informations concernant les fichiers en passant l'identifiant à la fonction DragQueryFile.		CF_LOCALE
0X0010	Spécifie le format de données de paramètres régionaux (culture) Windows.

CF_DIBV5

0x0017

Spécifie un objet contenant une structure BITMAPV5HEADER suivie d'information sur l'espace de couleur bitmap et de chiffres binaires bitmap.

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Les formats de données les plus courants sont [11] :

· Texte (texte brut) : texte sans mise en forme de police, couleur, images. Lorsqu'il est collé dans un logiciel de traitement de texte, il s'affiche juste comme si vous aviez tapé sur le clavier.

· RichText Format (Texte formaté) : il contient les informations de mise en forme telle que la police, la taille, la couleur...

· HTML (texte et les images copiées à partir de navigateurs) : il contient aussi la mise en forme et les tableaux.

· Bitmap : toutes les données d'image sur le presse-papier utilise ce format, même si on copie une image de type JPEG, GIF ou PNG à partir d'un navigateur web.

· Image : "autre" format d'image, utilisé pour les dessins vectoriels faits avec un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur), ou l'outil de dessin dans Microsoft Word.

· Pointeurs de fichiers : ceux-ci sont présents sur le presse-papier lorsque vous "copiez" des fichiers ou des dossiers dans l'Explorateur Windows. Notez que les fichiers eux-mêmes ne sont pas vraiment sur le presse-papier ; c'est juste un «pointeur» qui indique où se trouvent les fichiers et les dossiers à copier.

2.1.1.2. Formats inscrits du presse-papier

De nombreuses applications fonctionnent avec des données qui ne peuvent pas être traduites en un format standard de presse-papier sans perte d'information. Ces applications peuvent créer leurs propres formats de presse-papier. Par exemple, si à partir d'une application de traitement de texte, on copie du texte formaté dans le presse-papier en utilisant un format de texte standard, les informations de formatage seront perdues. La solution sera d'enregistrer un nouveau format de presse-papier tel que Rich Text Format (RTF) qui contiendrait en plus des données, les différentes informations concernant le formatage du

texte. La fonction RegisterClipboardFormat¹⁵ permet d'enregistrer un nouveau format de presse-papier.

2.1.1.3. Formats privés du presse-papier

Une application peut déclarer un format presse-papier privé en définissant un identifiant dans la plage allant de CF_PRIVATEFIRST à CF_PRIVATELAST. [10]On utilise un format privé lorsque les données qu'on manipule n'ont pas besoin d'être enregistrées dans le système. Les ressources sollicitées lorsque le programme utilise un format privé de presse-papier ne sont pas libérées automatiquement après usage. On peut utiliser un message WM_DESTROYCLIPBOARD pour libérer toutes les ressources associées lorsque l'opération est terminée.

2.1.1.4. Formats multiples du presse-papier

Lorsqu'une application place une donnée dans le presse-papier, elle devrait fournir des données dans autant de format que possible. Ceci permet que la donnée stockée dans le presse-papier puisse être utilisée par le plus d'application possible.

Prenons par exemple un tableur (MS Excel). On ne peut y copier que des tableaux. Ces données (tableaux) sont probablement stockés dans le presse-papier dans un format de texte basique, séparé par des virgules afin qu'un autre tableur ou une application de gestion des bases de données puissent les utiliser. Imaginons maintenant que l'on veuille exploiter les données dans une application de traitement de texte. Il serait souhaitable de définir un autre format de données plus adapté à cette circonstance d'où la nécessité d'utiliser des formats de données multiples dans le presse-papier.

Le format de presse-papier qui contient le plus d'information doit être placé en premier sur le presse-papier, suivi des formats moins descriptifs. Lorsqu'on souhaite coller une information à partir d'une application, celle-ci récupère généralement dans le presse-papier le premier objet dans le format qu'il reconnait. Les formats du presse-papier sont classés du plus descriptif au moins descriptif, le premier format reconnu est aussi le plus descriptif.

2.1.1.5. Formats de synthèse du presse-papier

Le système convertit implicitement des données vers certains formats de presse-papier. Par exemple si une application sollicite une donnée dans un format qui n'est pas dans le

21

¹⁵ Fonction de la statique Clipboard du Framework .NET

22

presse-papier, le système convertit un des formats disponibles en format demandé. Les données sont converties comme indiqué dans le tableau suivant :

Tableau 2.2 : formats de synthèse du presse-papier [12]

Format de presse-papier		Format de conversion équivalent	CF_BITMAP
CF_DIB		CF_BITMAP
CF_DIBV5		CF_DIB
CF_BITMAP		CF_DIB
CF_PALETTE		CF_DIB
CF_DIBV5		CF_DIBV5
CF_BITMAP		CF_DIBV5
CF_DIB		CF_DIBV5
CF_PALETTE		CF_ENHMETAFILE
CF_METAFILEPICT		CF_METAFILEPICT
CF_ENHMETAFILE		CF_OEMTEXT
CF_TEXT		CF_OEMTEXT
CF_UNICODETEXT		CF_TEXT
CF_OEMTEXT		CF_TEXT
CF_UNICODETEXT		CF_UNICODETEXT
CF_OEMTEXT		CF_UNICODETEXT
CF_TEXT

2.1.2. Fonctionnement du presse-papier

Pour qu'une application puisse envoyer des données dans le presse-papier, il faut d'abord qu'elle réserve un espace mémoire en utilisant les méthodes GlobalAlloc(), GlobalLock()

et GlobalUnlock(). Ensuite elle ouvre le presse-papier via la méthode OpenClipboard() , le vide via la méthode EmptyClipboard(), y place les données via la méthode SetClipboard() et enfin ferme le presse-papier via la méthode CloseClipboard().[13]

Figure 2.1 : Transferer les données au fornat Text dans le presse-papier

Obtenir des données du presse-papier est encore plus facile et implique d'ouvrir le presse-papier, déterminer lequel des formats disponible dans le presse-papier est compatible à l'application (cette opération est spécifique à l'application), récupérer la donnée puis fermer le presse-papier.

Figure 2.2 : Récupérer les données au format Text du presse-papier 2.1.2.1. Description du processus d'extraction des données

L'extraction des données du presse-papier contenues dans l'espace alloué par le système se déroule en quatre (04) étapes (Figure 2.3). On identifie d'abord les fonctions de user32.dll ou win32k.sys permettant l'accès aux données du presse-papier. Les fonctions décrites dans ces deux fichiers [14] fournissent un bon point de départ pour choisir les fonctions les plus appropriées. Puis on applique le Reverse Engineering¹⁶ sur ces fonctions pour reconstituer la structure du presse-papier. Pendant l'étape suivante, on ajoute la capacité de rechercher des structures (données dans un format bien précis) au programme d'analyse de mémoire. Enfin,

23

¹⁶ Reverse Engineering : technique de décompilation d'un programme informatique.

24

on recherche dans l'espace mémoire réservé au presse-papier des données compatible à l'application et on effectue la copie du presse-papier.

Reconstituer la structure du presse-papier

Coder les structures dans le
programme d'analyse de
mémoire

Exécuter l'analyse de la
mémoire sur l'espace
mémoire réservé au presse-
papier

Identifier les fonctions appropriées

Figure 2.3 : Reconstitution de la structure du presse-papier par Reverse Engineering [8]

2.1.2.2. Les fonctions du presse-papier

Le presse-papier via la classe Clipboard expose 24 méthodes (Tableau 2.3). Ces méthodes permettent d'obtenir des informations sur l'état du presse-papier, de le vider, d'y envoyer des données, d'extraire son contenu etc. Chacune de ces méthodes est sollicitées à un moment ou à un autre du fonctionnement du presse-papier en fonction de l'opération encours. La classe Clipboard est statique, on n'a donc pas besoin de l'instancier pour pouvoir l'utiliser.

Tableau 2.3 : Fonctions de la classe Clipboard. [14]

Nom		Description	Clear
Supprime toutes les données du Presse-papier.		ContainsAudio
Indique si le Presse-papier contient des données au format WaveAudio.

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ContainsData		Indique si le Presse-papier contient des données au format spécifié ou qui peuvent être converties dans ce format.	ContainsFileDropList
Indique si le Presse-papier contient des données au format FileDrop ou qui peuvent être converties dans ce format.		ContainsImage
Indique si le Presse-papier contient des données au format Bitmap ou qui peuvent être converties dans ce format.		ContainsText
Indique si le Presse-papier contient des données au format Text ou UnicodeText, selon le système d'exploitation.		ContainsText(TextDataFormat)
Indique si le Presse-papier contient des données textuelles au format indiqué par la valeur TextDataFormat spécifiée.		Equals(Object)
Détermine si le Object spécifié est égal au Object actif. (Hérité de Object.)		Finalize
Autorise Object à tenter de libérer des ressources et d'exécuter d'autres opérations de nettoyage avant que Object soit récupéré par l'opération garbage collection. (Hérité de Object.)		GetAudioStream
Récupère un flux audio dans le Presse-papier.		GetData
Récupère des données du Presse-papier dans le format spécifié.		GetDataObject
Récupère les données figurant dans le Presse-papier système.		GetFileDropList
Récupère une collection de noms de fichiers du Presse-papier.

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GetHashCode		Sert de fonction de hachage pour un type particulier. (Hérité de Object.)	GetImage
Récupère une image du Presse-papier.		GetText
Récupère des données textuelles du Presse-papier dans le format Text ou UnicodeText, selon le système d'exploitation.		GetText(TextDataFormat)
Récupère des données textuelles du Presse-papier dans le format indiqué par la valeur TextDataFormat spécifiée.		GetType
Obtient le Type de l'instance actuelle. (Hérité de Object.)		MemberwiseClone
Crée une copie superficielle de l'objet Object actif. (Hérité de Object.)		SetAudio( Byte ())
Ajoute un tableau Byte au Presse-papier dans le format WaveAudio après l'avoir converti en Stream.		SetAudio(Stream)
Ajoute Stream au Presse-Papier dans le format WaveAudio.		SetData
Ajoute des données au Presse-papier dans le format spécifié.		SetDataObject(Object)
Place les données non persistantes dans le Presse-papier système.		SetDataObject(Object, Boolean)
Place les données dans le Presse-papier système et spécifie si les données doivent rester dans le Presse-papier lorsque l'utilisateur quitte l'application.		SetDataObject(Object, Boolean, Int32, Int32)
Tente de placer les données dans le Presse-papier système le nombre spécifié de fois et dans le délai spécifié entre les tentatives, en laissant éventuellement les données dans le Presse-papier lorsque l'utilisateur quitte l'application.

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SetFileDropList

Ajoute une collection de noms de fichiers au Presse-papier dans le format FileDrop.	SetImage
Ajoute Image au Presse-Papier dans le format Bitmap.	SetText(String)
Ajoute des données textuelles au Presse-papier dans le format Text ou UnicodeText, selon le système d'exploitation.	SetText(String, TextDataFormat)
Ajoute des données textuelles au Presse-papier dans le format indiqué par la valeur TextDataFormat spécifiée.	ToString
Retourne un String qui représente le Object actif. (Hérité de Object.)

2.2. Limites du presse-papier de Windows

Bien qu'étant la plaque tournante de l'échange des données entre les applications, le presse-papier de Windows est quelque peu limité. En effet le presse-papier ne permet de sauvegarder qu'une seule donnée à la fois. Par exemple, si nous copions de suite deux textes différents dans le presse-papier, seul le dernier texte à avoir été copié sera conservé. Il en est de même pour les données de nature différente. Le presse-papier est tout simplement un bloc de mémoire partagée, et s'il peut contenir le même bloc de données représenté dans une variété de formats (formats multiple de presse-papier), il n'en demeure pas moins qu'il ne peut contenir qu'un seul élément à la fois. Ceci pose un réel problème dans la réalisation efficace de certaines tâches.

2.2.1. Saisie d'un mémoire avec Latex

Lors de la saisie d'un mémoire avec Latex, certaines structures sont régulièrement utilisées. Certaines phrases font régulièrement leur apparition. Alors supposons par exemple qu'une phrase ou une structure utilisée constamment soit conservée dans le presse-papier de Windows après une opération de copie pour une utilisation future ; et que pendant la saisie une autre phrase ou structure devra être également utilisé plusieurs fois. La première phrase ou structure qui était sauvegardée dans le presse-papier sera écrasée par la nouvelle. Il sera donc très avantageux de pouvoir sauvegarder autant de phrases et structures dans le presse-papier en vue d'un gain de temps de travail qui nous évitera à chaque fois d'aller à une tierce page pour faire du « copier-coller ». D'où la mise sur pied d'une application capable de

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conserver plusieurs copies (c'est-à-dire conserver autant de phrases et de structures que l'on souhaite dans le presse-papier) à la fois.

2.2.2. Manipulation des images

Imaginons un infographe qui désire réaliser un spot publicitaire constitué d'un ensemble d'images devant être traité séparément avant d'être assemblées. Supposons qu'au moment d'assembler ces dernières une opération de coupage soit faite sur une des images traitées et qu'au moment de la « coller » au lieu de faire un Ctrl+V on fait plutôt par mégarde un Ctrl+C. Le presse-papier de Windows écrasera la première image qui a été coupée et la remplacera par la nouvelle copie faite par mégarde. Il est donc question pour cet infographe de prendre un temps supplémentaire pour refaire nouvellement les mêmes traitements sur cette image à cause d'une insuffisance du presse-papier de Windows. D'où la nécessité d'une application permettant de sauvegarder plus d'une image dans le presse-papier et de pouvoir l'utiliser lorsque le besoin se fait ressentir.

Au regard de ces limites du presse-papier, il parait nécessaire d'apporter une solution pour palier à cette insuffisance. C'est en ce sens que de nombreuses applications de gestion du presse-papier ont été développées.

2.3. Développement logiciel autour du presse-papier

Certaines applications récentes fournissent directement un gestionnaire de presse-papier qui supporte des transactions multiples de « copier-coller ». Dans ces applications, le presse-papier se comporte comme une pile. L'opération « copier » ou « couper » place la donnée copiée ou coupée au-dessus de la pile. L'opération « coller » pointe vers la copie la plus récente. Cependant, certaines de ces applications offrent la possibilité via une interface de consulter l'historique des transactions, de choisir une copie plutôt qu'une autre, d'éditer une copie, de changer de format et même d'effectuer une recherche. La plupart de ces applications ne sauvegarde pas le contenu de leur presse-papier. Le contenu de ce dernier est remis à zéro lorsqu'on ferme l'application. Le tableau suivant présente une liste non-exhaustive de quelques applications de gestion du presse-papier.

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Tableau 2.4 : Liste de quelques applications de gestion du presse-papier [15]

Nom	System d'exploitation		Type de License	AceClipboard ( http://www.aceclipboard.com/)
Windows	Gratuit		ArchiveClipboard( http://www.archiveclipboard.com/)
Windows, Mac OS X, Linux	Gratuit		Spartan Multi-Clipboard ( http://m8software.com/clipboards/spartan/spartan.htm)
Windows	Commercial ($29.99)		ClipSync( http://bdwm.be/cs/)
Android, Widnows	Gratuit		AM8 Free Clipboard ( http://m8software.com/clipboards/freeclip/freeclip.htm)
Widnows	Gratuit		ArsClip ( http://www.joejoesoft.com/cms/showpage.php?cid=97)
Widnows	Libre de droit (Delphi)		Capast
Widnows	Gratuit		Clipboard Evolved
Mac OS X	Commercial ($4.99)		Clipmate ( http://www.thornsoft.org)
Windows	Commercial ($34.95)

Une étude de quelques logiciels de gestion du presse-papier de Windows nous a permis de réaliser une comparaison sur la base des critères suivant : gestion des sessions/groupes, gestion des sauvegardes, nombre maximum de copie sauvegardé, prise en charge de l'édition du contenu, les fichiers, des dossiers, prise en main, ergonomie, type de licence.

Ce qui a conduit au tableau comparatif ci-après :

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Tableau 2.5 : Tableau comparatif de quelques logiciels de gestion du presse-papier

Critères de comparaison	3D Clipboard	ArsClip	CLIPTRAY 1.61		ClipMate	Gestion des Sessions/Groupes
Non	Mauvaise	Non	Excellente		Gestion des Sauvegardes
Oui	Oui	Oui	Oui		Nombre maximum de copie sauvegardé
99	999	500	Configurable		Prise en charge de l'édition du contenu
Oui	Oui	Non	Oui		Prise en charge des fichiers audio
Non	Oui	Oui	Oui		Prise en charge des fichiers vidéo
Non	Oui	Oui	Oui		Prise en charge des images
Oui	Oui	Oui	Oui		Taille maximum des images prise en charges
32767K	configurable	Non définie	Non définie		Prise en charge des fichiers
Non	oui	Oui	Oui		Prise en charge des dossiers
Non	oui	Oui	Oui		Prise en main
Facile	difficile	Très facile	Facile		Ergonomie
Moyenne	Pas bonne	Bonne	Bonne		Type de licence
Gratuit	Gratuit	Gratuit	Commerciale		Site web
3dclipboard.com	joejoesoft.com	cliptray.f2o.org	thornsoft.com

Pendant notre étude, nous avons constaté qu'il y avait sur le marché des logiciels libres et payants pour la gestion du presse-papier. Ces deux types de logiciels offrent des possibilités plus ou moins semblable. Il nous a été donnée de constater par contre que les logiciels payants offraient des possibilités beaucoup plus évoluées pour ce qui est de l'édition de contenu, de la gestion des sauvegardes, de la gestion des sessions/groupes. Une grande partie de ces logiciels prennent également en charge plusieurs formats de données, se rapprochant ainsi du presse-papier natif de Windows en plus évolué.

L'idée nous est donc venue de concevoir et d'implémenter un logiciel de gestion du presse-papier qui serait à la fois libre et performant. Son cahier de charges sera détaillé dans la section suivante.

2.4. Cahier des charges

L'objet de ce cahier des charges est d'une part de définir la liste des fonctionnalités à développer afin de disposer d'un logiciel permettant de gérer efficacement les opérations du presse-papier.

Ce cahier de charges spécifie aussi la méthode selon laquelle le logiciel devra être développé. Outils logiciels, environnement de développement, documentation ...

2.4.1. Description de l'existant

Quelques travaux dans le sens de l'optimisation du presse-papier en général et de celui de Windows en particulier ont déjà été réalisé. Ceux-ci sont brièvement décrits dans la section 2.3 de ce chapitre.

2.4.2. Expression des besoins

Cette section décrit les besoins (fonctionnels et non fonctionnels) auxquels doit répondre l'application à développer.

2.4.2.1. Besoins fonctionnels

Ils sont directement liés aux tâches que le logiciel devrait pouvoir exécuter. Notre future application doit pouvoir :

· Prendre en charge toutes les opérations impliquant le presse-papier de Windows ;

· Gérer (créer, ouvrir, sauvegarder) les collections et les groupes ;

· Conserver un certain nombre de copie dans chacune des sessions.

2.4.2.2. Besoins non fonctionnels

Cette application doit être compatible avec plusieurs plate-forme Windows (XP, Vista, Seven...) Elle doit aussi satisfaire aux besoins suivant :

· Etre ergonomique¹⁷ ;

· Prendre en charge plusieurs formats de données ;

· Etre invisible : son fonctionnement ne doit pas interférer avec celui des autres applications. Il doit être aussi transparent que le presse-papier natif de Windows.

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¹⁷ Facilité et souplesse pour l'utilisation.

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2.4.3. Solution adopté

Le logiciel devant faire preuve de transparence et de performance, le choix de la méthode d'analyse et du langage de programmation ne doit pas être fait au hasard.

2.4.3.1. Choix de la méthode d'analyse et de conception

Une méthode d'analyse et de conception a pour objectif de formaliser les étapes préliminaires du développement d'un système afin de rendre son développement plus fidèle aux besoins du client. Il existe plusieurs méthodes d'analyse et de conception à savoir : RACINES, MERISE, NIAM, OMT (Object Modeling Technique), Booch, UML etc. Chacune de ces méthodes a été mise sur pied pour résoudre un problème persistant (robustesse, maintenance, sécurité...) dans l'industrie du développement logiciel. Le choix d'une méthode d'analyse dépend essentiellement de la composition de l'équipe. Il n'est pas conseillé de choisir une méthode qui implique une formation préalable de la majorité des membres du groupe. Afin de réduire le temps d'apprentissage d'une nouvelle méthode, nous avons opté pour la méthode d'analyse UML.

2.4.3.2. Choix du langage de programmation

Il existe de nombreux langages de programmation qui permettent d'écrire le code dans un langage devant être compilé afin d'être compréhensible par l'ordinateur. Le choix de ce langage est primordial, car de lui va dépendre le temps de développement et la performance de l'application. Plusieurs langages s'offrent à nous à savoir Java, C++, C, C#, PHP etc.

Notre choix porte sur le langage C# ceci pour les raisons ci-après :

· C'est un langage développer par Microsoft et donc parfaitement compatible.

· C'est un langage facile à prendre en main.

· Son IDE (Visual Studio), est suffisamment riche et propose assez d'outils permettant de faciliter le développement (coloration syntaxique, complétion automatique, compilateur intégré, aide locale et en ligne, debugger très performant).

· Il utilise le Framework.NET¹⁸ de Microsoft.

· C'est un langage qui nous est familier.

18 Framework.NET: composant logiciel pouvant être ajouté au système d'exploitation Microsoft Windows afin de faciliter le développement des applications

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Une application de gestion du presse-papier doit primer par sa performance, sa transparence et son ergonomie. De nombreux logiciels de gestion du presse-papier ont été développés pour optimiser le presse-papier de Windows. Malgré cela, ceux-ci (les versions libres) restent peu performantes et pas ergonomique, d'où la nécessité d'implémenter une solution libre, ergonomique, transparente et performante. Le chapitre suivant détaille l'implémentation des modules principaux de notre application.

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DEVELOPPEMENT LOGICIEL

CHAPITRE 3

Analyser et implémenter une solution informatique a toujours été une tâche rigoureuse. Elle requiert ainsi des connaissances particulières sur des méthodes d'analyse, les langages de modélisation et de programmation. Il sera d'abord question pour nous dans ce chapitre de présenter très brièvement l'outil d'analyse que nous avons utilisé pour implémenter les modules principaux de l'application. Ensuite produire un organigramme de fonctionnement de l'application et présenter les interfaces de l'application. Enfin nous ferons l'implémentation proprement dite de ces modules.

3.1. Analyse et conception

L'analyse et la conception d'une application font appel aux méthodes et langages de modélisation orientée objet. À chacune des différentes phases de la conception d'un logiciel correspondent des problèmes ou des contraintes différentes. Naturellement, ces niveaux ont fait l'objet de recherches méthodologiques considérables depuis les années 80. Il en résulte que de nombreuses méthodes de développement ou d'analyse de logiciel ont vu le jour, chacune plus ou moins spécialisée ou adaptée à une démarche particulière, voire à un secteur industriel particulier (bases de données, matériel embarqué, etc.). Celles-ci ayant été développées indépendamment les unes des autres, elles sont souvent partiellement redondantes ou incompatibles entre elles lorsqu'elles font appel à des notations ou des terminologies différentes.

De plus, à chaque méthode correspond un ou plusieurs moyens (plus ou moins formel) de représentation des résultats. Celui-ci peut être graphique (diagramme synoptique, plan physique d'un réseau, organigramme) ou textuel (expression d'un besoin en langage naturel, jusqu'au listing du code source). Dans les années 90, un certain nombre de méthodes orientées objets ont émergé, en particulier les méthodes :

· OMT (Object Modeling Technique) de James RUMBAUGH

· BOOCH de Grady BOOCH

·

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OOSE (Object Oriented Software Engineering) de Ivar JACOBSON à qui l'on doit les Use Cases.

En 1994, on recensait plus de 50 méthodologies orientées objets. C'est dans le but de remédier à cette dispersion que les « poids-lourds » de la méthodologie orientée objets ont entrepris de se regrouper autour d'un standard.

En octobre 1994, Grady Booch et James Rumbaugh se sont réunis au sein de la société RATIONAL¹⁹ dans le but de travailler à l'élaboration d'une méthode commune qui intègre les avantages de l'ensemble des méthodes reconnues, en corrigeant les défauts et en comblant les déficits. Lors de OOPSLA'95 (Object Oriented Programming Systems, Languages and Applications, la grande conférence de la programmation orientée objets), ils présentent UNIFIED METHOD V0.8. En 1996, Ivar Jacobson les rejoint. Leurs travaux ne visent plus à constituer une méthodologie, mais un langage. Leur initiative a été soutenue par de nombreuses sociétés, que ce soit des sociétés de développement (dont Microsoft, Oracle, Hewlett-Packard, IBM - qui a apporté son langage de contraintes OCL -, ...) ou des sociétés de conception d'ateliers logiciels. Un projet a été déposé en janvier 1997 à l'OMG (Object Management Group, qui s'est rendu célèbre pour la norme CORBA²⁰) en vue de la normalisation d'un langage de modélisation. Après amendement, celui-ci a été accepté en novembre 97 par l'OMG sous la référence UML-1.1. La version UML-2.0 est la plus rependue et la plus utilisée à nos jours. [16] C'est cette dernière que nous utiliserons pour la modélisation de notre application. Nous pouvons résumer l'historique de la constitution d'UML par la figure ci-dessous.

Figure 3.1 : historique de la constitution d'UML [16]

¹⁹ http://www.rational.com/UML/resources.html: site de RATIONAL (principal acteur de UML) ²⁰ http://www.omg.org: Object Management Group

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3.1.1. Présentation de UML

UML est un langage graphique de modélisation. UML est issue de la fusion en 1997 de trois langages de modélisation (les plus utilisés à l'époque) à savoir : OMT (Object Modeling Technique) de James RUMBAUGH, BOOCH de Grady BOOCH et OOSE (Object Oriented Software Engineering) de Ivar JACOBSON comme nous l'avons précisé plus haut. UML est aujourd'hui le standard de modélisation orienté objet le plus utilisé en génie logiciel, il est géré par l'OMG (Object Management Group) qui fait évoluer le standard. Cette partie sera essentiellement basée sur la présentation des vues et diagrammes principaux associés à chaque vue.

3.1.2. Les vues et diagrammes d'UML

UML est un langage graphique, il est donc basé sur l'utilisation des diagrammes (13 au total). Ces diagrammes sont organisés en vues. Une vue étant un moyen de décrire un système suivant un angle donnée. A chaque vue correspond des diagrammes UML. UML modélise un système selon trois axes ou vues à savoir : la Vue fonctionnelle, la vue dynamique et la vue statique. On peut observer ci-dessous à la figure 3.2 le schéma modélisant ces trois axes (les diagrammes mis entre parenthèses sont ceux qui retiendront notre attention dans chaque vue).

FONCTION

(Diagramme des cas d'utilisation)

Diagramme des séquences

STATIQUE (Diagramme de classe) (Diagramme de packages) Diagramme d'objets Diagramme de structure

DYNAMIQUE (Diagramme de séquence) Diagramme d'Etats Diagramme d'Activité Diagramme de communication

Figure 3.2 : Trois Axes de modélisation UML [17]

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3.1.2.1. La vue fonctionnelle

Aussi appelé vue interactive (ou des interactions) ; elle illustre les interactions entre les différents acteurs/utilisateurs et le système, sous forme d'objectif à atteindre d'un côté et sous forme chronologique de scénarios d'interactions typiques de l'autre. Elle se compose de trois diagrammes : le diagramme des cas d'utilisation, le diagramme des séquences, diagrammes de communication.

Diagramme des cas d'utilisation :

Les diagrammes des cas d'utilisation permettent de représenter les exigences du point de vue purement fonctionnel du système à réaliser. Un cas d'utilisation fait référence à un usage particulier du système utilisé à une fin précise. A chaque cas d'utilisation doit être associé un acteur (utilisateur humain, dispositif matériel ou autre système) du système qui peut le réaliser. Un cas d'utilisation peut être inclus dans un autre ou étendre un autre. Les relations d'inclusion sont utilisées pour indiquer que la réalisation d'un cas d'utilisation passe par la réalisation préalable d'une autre tandis que la relation d'extension quant à elle est utilisée pour indiquer qu'un cas d'utilisation ajoute un comportement à un autre.

Présentation des cas d'utilisation de l'application :

Pour mieux comprendre les cas d'utilisation que nous allons présenter ci-dessous il est intéressant d'identifier chaque acteur avec ses différents rôles pour enfin ressortir facilement ces cas d'utilisation. Pour cela nous avons le tableau ci-dessous :

Tableau 3.1 : Relations entre les acteurs et leurs rôles.

ACTEURS	ROLES		CAS D'UTILISATION	Utilisateur
Créer une collection	Gérer une
Créer un groupe	Gérer un

Utilisateur	Faire une copie
Renvoie le contenu du presse-papier à l'application
Supprime une collection

De ce qui précède il vient que nous avons trois cas d'utilisation dont nous illustrerons les diagrammes dans la suite.

Cas d'utilisation 1 : Gérer Une Collection.

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Figure 3.3 : diagramme de cas d'utilisation de la Gestion d'une collection

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Cas d'utilisation 2 : Gérer un groupe.

Figure 3.4 : Diagramme de cas d'utilisation de la Gestion d'un groupe

Cas d'utilisation 3 : Gérer une copie.

Figure 3.5 : Diagramme de cas d'utilisation de la Gestion d'une copie

De ces trois cas d'utilisation on peut donc déduire le diagramme de cas d'utilisation complet de l'application.

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Figure 3.6 : Diagramme de cas d'utilisation globale de l'application

Tous les cas d'utilisation étant recenser et modéliser il est important de décrire l'aspect comportementale de ces cas d'utilisation d'où la nécessité de la vue dynamique.

3.1.2.2. La vue dynamique

La vue dynamique est orientée algorithme et traitement, elle vise à décrire l'évolution (la dynamique) des objets complexes du programme tout au long de leur cycle de vie. De leur naissance à leur mort, les objets voient leurs états changés et ce à cause de leur interaction avec d'autres objets du programme. La vue dynamique est constituée des diagrammes d'états, des diagrammes d'activité, des diagrammes de séquence et des diagrammes de communication.

Diagramme de séquence :

Un diagramme de séquence sert à la description d'un scénario possible dans la description d'un cas d'utilisation d'une fonction. Les diagrammes de séquences mettent en valeur les échanges de messages (déclenchant des événements) entre acteurs et objets (ou entre objets et objets) de manière chronologique (l'évolution du temps se lisant de haut en bas). Chaque colonne correspond à un objet (décrit dans le diagramme des classes), ou à un acteur (introduit dans le diagramme des cas). La ligne de vie de l'objet représente la durée de son interaction avec les autres objets du diagramme. Notons que le même besoin dans un logiciel peut être réalisé à travers plusieurs scénarios, dans ce cas on aura donc plusieurs diagramme de séquence pour ce même besoin.

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Diagramme de séquence associé à chaque cas d'utilisation :

Gérer une collection : une collection est gérée par un utilisateur, le logiciel lui-même et le système d'exploitation dans le quel tourne l'application.

Figure 3.7 : Diagramme de séquence de la gestion d'une collection.

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Gérer un groupe : un groupe est contenu dans une collection. Pour cela on suppose qu'une collection a été démarrée. Le diagramme de séquence ci-dessous est celui d'un groupe qui sera créé et contenu dans une collection.

Figure 3.8 : Diagramme de séquence de la gestion d'un groupe.

Gérer une copie : une copie est contenue dans un et un seul groupe. Pour cela on suppose que le comportement de la copie dont le diagramme de séquence est donné ci-dessous est dans un groupe qui lui-même est dans une collection ; bien évidemment le groupe et la collection étant ouverts.

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Figure 3.9 : Diagramme de séquence de la gestion d'une copie.

Ces diagrammes de séquences nous ont permis d'avoir un comportement détaillé de chaque objet de notre application et de ressortir les différentes méthodes associées à chacun d'eux. Tout ceci étant fait on peut donc présenter la vue statique de notre application.

3.1.2.3. La vue structurelle ou statique

La vue structurelle présente la structuration des données et identifie les objets/composants constituant le programme, leurs attributs, opérations et méthodes, ainsi que les liens ou associations qui les unissent. Elle regroupe également les classes fortement liées entre elles en des composants les plus autonomes possibles. Cette vue a pour objectif principal de modéliser la structure des différentes classes d'une application orientée objet ainsi que leurs relations [18]. La vue statique est constituée des diagrammes de classes, des diagrammes de

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packages, des diagrammes d'objets, des diagrammes de structure composite, des diagrammes de déploiement.

· Le diagramme de classe :

Le diagramme de classe est le diagramme le plus important dans la modélisation UML (il est le diagramme prioritaire pour les outils de génération automatique de code). Ces diagrammes sont représentés avec plus ou moins d'exhaustivité selon que l'on est en phase d'analyse, de conception ou d'implémentation. Avant de dessiner un diagramme de classe il est donc important de tenir compte de la phase dans laquelle on se trouve ; ainsi donc :

En phase d'implémentation on cherche à décrire chaque classe, ses attributs et ses méthodes en pensant déjà au code qui les implémentera tout en prenant en compte les contraintes matérielles de temps d'exécution, d'architecture, etc.

Présentation des concepts utilisés dans le diagramme de classe

Les concepts élémentaires que nous présentons dans cette section sont les plus employés pour la réalisation de la vue structurelle d'un modèle UML et ceux que nous avons utilisé pour la réalisation de notre diagramme de classe.

Une classe :

De façon sémantique : En UML, une classe définit la structure commune d'un ensemble d'objets et permet la Construction d'objets instances de cette classe. Une classe est identifiée par son nom. [18]

De façon graphique : Une classe se représente à l'aide d'un rectangle sous forme de tableau à une colonne et trois lignes ; qui contient le nom de la classe (première ligne et éventuellement le nom du package auquel elle appartient) viennent ensuite les propriétés (deuxième ligne) de la classe puis ses opérations (troisième ligne). La Figure 3.11 illustre la classe nommée User.

Les propriétés ou attributs

Pour une classe, une propriété peut être vue comme une forme simple d'association entre les objets (instances) de la classe et un objet de classe standard. Il s'agit d'une variable qui est en général propre à l'objet ou qui est peut être commun à tous les objets de la classe (on parle alors de propriété de classe). Dans un diagramme de classe les propriétés de la classe sont notées de la façon suivante :

<NomAttribut> : <Type> = [<valeur par défaut>]. (Voir deuxième ligne Figure 3.11)

Les opérations

Une opération peut être vue comme une tâche que doit effectuer l'objet lorsqu'on lui fait appel. En programmation elle représente une méthode de la classe. Dans un diagramme de classe la notation des opérations se fait de la façon suivante :

<NomOpération> (ListeParamètres) : <TypeRetour>(Voir troisème ligne Figure 3.11) On distingue deux catégories d'opérations :

· celles qui modifient l'état de l'objet (ses attributs) : ces opérations sont appelées modifiants ou mutateurs.

· A l'opposé des opérations d'accès ou accesseurs qui ne se contentent que de retourner la valeur d'une propriété.

De ce qui précède on a donc la Figure 3.11 suivante :

User

IdUser : integer Nom : string

Creer( ) Demarrer( ) Changer ( )

Figure 3.11 : Représentation graphique d'une classe

Les associations

Les associations représentent des relations entre objets, c'est-à-dire entre des instances de classes. Aux extrémités d'une association figure la multiplicité (cardinalité) qui est une énumération sous forme d'intervalle d'entiers positifs ou nuls indiquant le nombre d'objets qui peuvent participer à une relation avec l'objet de l'autre classe dans le cadre d'une association. Les multiplicités sont notées de la manière suivante

1 : Obligatoire (un et un seul)

0..1 : Optionnel (0 ou 1)

0..* ou * : Quelconque

n..* : Au moins n

n..m : Entre n et m (n et m en entier)

I,n,m : I, n, ou m

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Les multiplicités les plus utilisées sont : 1,*, 1..* et 0..1.

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Ayant présenté de façon très brève les concepts du diagramme de classe, et les informations acquises lors de la réalisation des diagrammes de cas d'utilisation et de séquence ; ces informations nous ont permis d'avoir le diagramme de classe suivant :

Figure 3.12 : Diagramme de classe de l'application PressePapier1.0

· Le diagramme de package

Un package est un regroupement de classes présentant des liens sémantiques entre elles. Le regroupement de classes en package est une activité délicate mais d'une importance capitale dans les logiciels de grande taille. Le regroupement de classes en packages les plus indépendants possibles améliore la modularité du logiciel et son développement par des équipes séparées (en évitant les interactions) ou encore en utilisant les classes statiques déjà développées et pouvant se mettre en relation avec les classes de l'application qu'on veut

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implémenter. La structuration d'un modèle en package doit respecter deux principes fondamentaux à savoir : la cohérence et l'indépendance.

La cohérence consiste à regrouper les classes qui sont proches d'un point de vue sémantique.

Le principe de l'indépendance vise à concentrer les efforts pour minimiser les relations entre les packages (autrement dit les relations entre classes de packages différents).

Les classes de la Figure 3.12 étant en relation avec les classes statiques du système d'exploitation dont un héritage n'est possible il est vient donc qu'il soit possible de les mettre en relation grâce aux packages. D'où les packages suivant :

Figure 3.13 : Package de l'application PressePapier1.0

Figure 3.14 : Package des classes du système d'exploitation

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Des Figure 3.13 et Figure 3.14 on obtient le diagramme de package suivant :

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Figure 3.14 : Diagramme de package du PressePapier1.0.

3.2. Schéma fonctionnel de l'application

La figure ci-dessous représente le schéma fonctionnel de l'application. Son observation permet de comprendre les différents processus mis en oeuvre pendant le fonctionnement de l'application, de la détection d'un événement sur le presse-papier (Clipboard) jusqu'à la sauvegarde de la copie.

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Figure 3.15 : Schéma fonctionnel de l'application

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Cette figure illustre le fonctionnement (en arrière-plan) global de l'application. Celui-ci est masqué à l'utilisateur par le biais des interfaces graphiques qui permettent d'assurer l'ergonomie et la convivialité de l'application.

3.3. Les interfaces du logiciel

L'interface utilisateur (encore appelé Interface Homme Machine - IHM) représente le moyen d'interaction disponible sur un système informatique. Les IHM modernes facilitent la communication entre l'application et l'utilisateur en offrant toute une gamme de moyens d'action et de visualisation comme des menus déroulants ou contextuels, des palettes d'outils, des boîtes de dialogues, des fenêtres de visualisation, etc. Cette combinaison possible d'options d'affichage, d'interaction et de navigation aboutie aujourd'hui à des interfaces de plus en plus riches et puissantes. [19]

Les figures suivantes représentent les différentes interfaces²¹ de notre application. Elles sont susceptibles de changer pendant la phase d'implémentation.

Figure 3.16 : fenêtre principale

²¹ Interfaces réalisé avec le logiciel « Balsamiq Mockups ».

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Figure 3.17 : fenêtre de configuration

Figure 3.18 : fenêtre d'ajout d'une nouvelle Collection

Figure 3.19 : fenêtre d'ajout d'un nouveau groupe (de Copies)

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Ces différentes interfaces représentent le point de départ de l'implémentation de l'application en C# avec l'IDE Visual Studio 2010.

3.4. Implémentation

L'implémentation (codage ou programmation) est « la traduction dans un langage de programmation des fonctionnalités définies lors de la phase de conception ». [19] Le codage de l'application s'est fait suivant les principes des méthodes agiles²² (XP dans notre cas). Dans cette section, nous présentons d'abord l'environnement de développement Visual Studio 2010. Ensuite nous présenterons le langage de programmation utilisé et les différents modules développés enfin.

3.4.1. Environnement de développement et langage de programmation

3.4.1.1. Présentation de Visual Studio 2010

Visual Studio est un ensemble complet d'outils de développement permettant de générer des applications Web ASP.NET, des Services Web XML, des applications bureautiques et des applications mobiles. Visual Basic, Visual C# et Visual C++ utilisent tous le même environnement de développement intégré (IDE), qui permet le partage d'outils et facilite la création de solutions à plusieurs langages. Par ailleurs, ces langages utilisent les fonctionnalités du .NET Framework, qui fournit un accès à des technologies clés simplifiant le développement d'applications Web ASP et de Services Web XML. [20]

3.4.1.2. L'architecture .Net

L'architecture .NET (nom choisi pour montrer l'importance accordée au réseau, amené à participer de plus en plus au fonctionnement des applications grâce aux services Web), technologie appelée à ses balbutiements NGWS (Next Generation Web Services), consiste en une couche Windows, ou plutôt une collection de DLL librement distribuable et maintenant directement incorporée dans le noyau des nouvelles versions de Windows.

Cette couche contient un nombre impressionnant (plusieurs milliers) de classes (tous les langages de .NET doivent être orientés objet), ainsi que tout un environnement d'exécution (un run-time, ou couche logicielle si vous préférez) pour les programmes s'exécutant sous contrôle de l'environnement .NET. On appelle cela le mode géré ou managé (managed code). La notion de run-time n'a rien de nouveau : les programmeurs en Visual Basic la connaissent depuis longtemps. Les programmeurs Java connaissent aussi la notion de machine virtuelle.

²² Comme précisé dans le cahier de charge.

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Néanmoins, même si le run-time .NET est, dans les faits, une machine virtuelle, Microsoft a toujours soigneusement évité d'employer ce terme, sans doute trop lié à Java et à Sun (Standard University Network)... Un run-time fournit des services aux programmes qui s'exécutent sous son contrôle. Dans le cas de l'architecture .NET, ces services font partie de ce que l'on appelle le CLR (Common Language Run-time) et assurent :

· le chargement (load) et l'exécution contrôlée des programmes ;

· l'isolation des programmes les uns par rapport aux autres ;

· les vérifications de type lors des appels de fonctions (avec refus de transtypages hasardeux) ;

· la conversion de code intermédiaire en code natif lors de l'exécution des programmes, opération appelée JIT (Just In Time Compiler) ;

· l'accès aux métadonnées (informations sur le code qui font partie du code même) ;

· les vérifications lors des accès à la mémoire (pas d'accès possible en dehors de la zone allouée au programme) ainsi qu'aux tableaux (pas d'accès en dehors de ses bornes) ;

· la gestion de la mémoire, avec ramasse-miettes automatique ;

· la gestion des exceptions ;

· la sécurité ;

· l'adaptation automatique des programmes aux caractéristiques nationales (langue, représentation des nombres et des symboles, etc.) ;

· la compatibilité avec les DLL et les modules COM actuels qui s'exécutent en code natif non contrôlé par .NET.

Les classes .NET peuvent être utilisées par tous les langages prenant en charge l'architecture .NET. Ces classes sont regroupées dans des espaces de noms (namespaces) qui se présentent en quelque sorte comme des répertoires de classes. Quelques espaces de noms et quelques classes (quelques-uns seulement, parmi des milliers) :

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Tableau 3.1 : Les classes de l'architecture .NET

Espace de noms	Description		Exemples de classes	System
Accès aux types de base Accès à la console.	Int32, Int64, Int16 Byte, Char String Float, Double, Decimal Console Type		System.Collections
Collections d'objets.	ArrayList, Hashtable, Queue, Stack, SortedList		System.IO
Accès aux fichiers.	File, Directory, Stream, FileStream, BinaryReader, BinaryWriter TextReader, TextWriter		System.Data.Common
Accès ADO.NET aux bases de données.	DbConnection, DbCommand, DataSet		System.Net
Accès au réseau.	Sockets TcpClient, TcpListener UdpClient		System.Reflection
Accès aux métadonnées.	FieldInfo, MemberInfo, ParameterInfo		System.Security
Contrôle de la sécurité.	Permissions, Policy Cryptography		System.WinForms
Composants orientés Windows.	Form, Button, ListBox MainMenu, StatusBar, DataGrid		System.Web.UI.WebControls
Composants orientés Windows.	Button, ListBox, HyperLink DataGrid

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3.4.1.3. Présentation du langage de programmation C#

Sous la demande de Microsoft, Anders Hejlsberg²³ a mis au point un système pour rendre le développement d'application Windows et Web beaucoup plus aisé. [21] Une nouvelle architecture est née suivit d'un langage qui devient aussi tôt la référence et le principal langage pour Microsoft : c'est le « C Sharp » ou encore C#.

C'est le langage star de la nouvelle version de Visual Studio et de l'architecture .NET. Il est dérivé du C++. Il reprend certaines caractéristiques des langages apparus ces dernières années et en particulier de Java (qui reprenait déjà à son compte des concepts introduits par Smalltalk²⁴ quinze ans plus tôt) mais très rapidement, C# a innové et les concepts ainsi introduits sont aujourd'hui communément repris dans les autres langages.

C# peut être utilisé pour créer, avec une facilité incomparable, des applications Windows et Web. C# devient le langage de prédilection d' ASP.NET qui permet de créer des pages Web dynamiques avec programmation côté serveur.

C# s'inscrit parfaitement dans la lignée C ? C++ ? C# : [22]

· le langage C++ a ajouté les techniques de programmation orientée objet au langage C (mais la réutilisabilité promise par C++ ne l'a jamais été qu'au niveau source) ;

· le langage C# ajoute au C++ les techniques de construction de programmes sur base de composants prêts à l'emploi avec propriétés et événements, rendant ainsi le développement de programmes nettement plus aisé. La notion de briques logicielles aisément réutilisables devient réalité.

3.4.2. Présentation des différents modules

L'application est constituée de modules qui assurent chacun la réalisation d'une de ses fonctions. Ces modules assurent la gestion des copies, des groupes, des collections, de la sauvegarde et de la restauration des données.

3.4.2.1. La gestion de la copie

La gestion les copies représente la fonction principale de l'application. Pouvoir récupérer le contenu du presse-papier chaque fois qu'il est modifié est le défi qu'il a fallu relever à ce niveau. Ce module est le plus important de l'application.

²³ Né au Danemark en 1961, il est le concepteur du C# et principal architecte chez Microsoft.

²⁴ Langage de programmation

L'élément clé de ce module est la classe ClipObjet. Cette classe expose des méthodes permettant de sauvegarder les données contenues dans le presse-papier. L'application étant inscrite comme visionneuse du presse-papier (voir figure 3.20), chaque fois que l'utilisateur effectue une copie, Windows lui envoie un message qui est traité dans sa WndProc. Si le message envoyé est WM_DRAWCLIPBOARD²⁵, le contenu du presse-papier est stocké dans une liste chainée de ClipObjet, LinkedList<ClipObjet> (Voir figure 3.21).

Figure 3.20 : inscription d'une application comme visionneuse du presse-papier 3.4.2.2. La gestion des collections et des groupes.

a. Gestion des Groupes

Un groupe est considéré dans l'application comme étant un ensemble de copies réalisées par l'utilisateur. Chacune des copies réalisées est stockée dans la même structure à savoir une liste chainée dans laquelle chaque nouvelle copie vient se positionner au-dessus de la pile. L'implémentation de ce comportement est illustrée à la Figure 3.21.

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²⁵ Message envoyé quand le contenu du presse-papier change.

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Figure 3.21 : sauvegarde du contenu du presse-papier « Clipboard »

Ceci rend la structure d'un groupe assez intéressante. En plus de contenir des propriétés permettant de l'identifier dans la chaine de données de l'application, elle contient également une liste chainée de copie. L'objet groupe est représenté par la classe GroupeClass. Cette classe expose les méthodes Del, DelCopie, AddCopie qui permettent respectivement de supprimer le groupe, de supprimer une copie dans un groupe et d'ajouter une copie dans un groupe.

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b. Gestion des Collections

Une collection est considérée comme étant un conteneur de groupe. Elle peut contenir un ou plusieurs groupes.

La structure d'une collection est assez simple. Elle est représentée par la classe CollectionClass qui contient des propriétés permettant de l'identifier. Cette classe expose les méthodes Add et Delete qui permettent respectivement d'ajouter et de supprimer une collection dans la chaine de données de l'application. Il est important de noter que la suppression d'une collection entraine la suppression de tous les groupes qu'elle contient.

3.4.2.3. La sauvegarde et la restauration des données

Le module de gestion de la sauvegarde et de la restauration des données est celui qui permet de conserver toutes les données manipulées par l'application. Il permet aussi pendant le lancement de l'application de restaurer les données présentes à la fermeture. Sa mise en oeuvre a été facilitée par la sérialisation et la désérialisation.

La sérialisation consiste à rendre un objet susceptible d'être enregistré sur un disque ou d'être transmis à une autre machine via une ligne de communication. La désérialisation consiste à créer et initialiser un objet à partir des informations provenant d'un fichier. [22]

Lorsqu'on ferme une application, l'évènement Closing est déclenché juste avant que l'application ne se ferme. On capture cet évènement qu'on traite. Le traitement de cet évènement consiste à sérialiser la chaine de données manipulées par l'application.

Les données sauvegardées sont restaurées pendant le chargement de l'application. Ceci est géré dans l'évènement Load qui est déclenché pendant le lancement de l'application. La mise en oeuvre de la désérialisation permet de réaliser cette restauration.

Le travail ci-dessus a été réalisé en trois grandes étapes. La première a consisté à modéliser à travers les différents diagrammes d'UML les cas d'utilisations, le comportement et obtenir ainsi la vue statique de l'application. La deuxième étape a été consacrée à la réalisation des interfaces de l'application. La troisième a consisté à l'implémentation des modules principaux de l'application. Ces trois étapes nous ont permis d'avoir un prototype fonctionnel de notre application dont les tests et le coût estimatif feront l'objet du chapitre suivant.

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TESTS ET GUIDE D'UTILISATION

CHAPITRE 4

Ce chapitre marquera la fin de notre travail. Nous y présenterons d'abord les cas d'utilisation du logiciel et ses différentes fonctionnalités à travers des interfaces. Ensuite il sera question pour nous de donner les configurations minimales requises pour l'utilisation du logiciel et enfin nous allons donner un coût estimatif de la réalisation de cette application.

4.1. Présentation de l'application

4.1.1. Fenêtre principale

Dès le lancement de l'application, la fenêtre suivante s'affiche.

Figure 4.1 : fenêtre principale

1-

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Barre de titre : elle contient le nom d'application (PressePapier1.0)

2- Espace de visualisation des copies : elle contient les différentes copies appartenant à un groupe. (Dans notre cas, ces copies appartiennent au groupe Word.)

3- Groupes : contiennent un ensemble de copies.

4- Espace d'aperçu d'une image : il présente l'aperçu d'une image lorsque l'on clique sur une copie correspondant à une image.

5- Collections : elles contiennent un ou plusieurs groupes

6- Barre de menu : elle contient les différents menus qui donnent accès à toutes les fonctionnalités de l'application

4.1.2. Fonctionnalités de l'application L'application permet de :

· Créer une nouvelle collection

· Créer un nouveau groupe

· Enregistrer les structures de données de l'application

La création d'une collection, d'un groupe et l'enregistrement de la structure de donnée de l'application se font à partir du menu Fichier de l'application. La Figure 4.2 présente le menu Fichier.

Figure 4.2 : présentation du menu « fichier »

En cas de clique sur « nouvelle collection » ou « nouveau groupe », les fenêtres présentées respectivement à la Figure 4.3 et la Figure 4.4 s'affichent.

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Figure 4.3 : Fenêtre de création d'une nouvelle Collection

Figure 4.4 : Fenêtre de création d'un nouveau Groupe

4.2. Configuration minimale

L'application nécessite pour fonctionner, les caractéristiques minimales suivantes :

· 933 Mhz de processeur

· Une RAM de 256 Mo

· Une carte graphique de 32 Mo

· Un système d'exploitation Windows XP

· Un écran 10»

· La Framework .NET 2.0 ou plus.

4.3. Coût estimatif du projet

Cette section donne une estimation du coût total du projet c'est-à-dire les coûts développement de l'application et des équipements nécessaires pour sa réalisation.

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4.3.1. Estimation du coût des équipements

Pour la réalisation de ce projet, nous avons eu besoins des outils détaillés dans le tableau ci-dessous :

Tableau 4.1 : Détail des besoins pour la réalisation du projet

Désignation	Prix Unitaire	Quantité		Prix Total	Hardware
Ordinateur Portable
450 000	2	900 000		Disque Dur externe
50 000	1	50 000		Clé internet
35 000	2	70 000		Software
Windows 7 Pro
150 594,98^26	2	301 189,96		Visual Studio 2010
1 088 838	1	1 088 838		PowerAMC
84 838	1	84 838		Balsamiq Mockups
20 000,7	1	20 000,7		Autres
Connexion internet
60 000 (x2)	5 (mois)	600 000
Total		3 114 066,66

4.3.2. Estimation du coût de développement

4.3.2.1. Contexte de développement d'un logiciel

Le développement d'un logiciel se fait généralement dans un contexte où on a un client (entreprise, particulier) qui demande à des ingénieurs en informatique de lui développer un logiciel. La précision de ce contexte est importante pour la compréhension des notions telles que le coût de développement ou le contrat des besoins du client (la typologie des logiciels).

4.4.2.2. Estimation de la charge

a. Définition des concepts clés pour la compréhension de l'estimation de la charge

La charge est la quantité de travail qu'une personne peut réaliser en jour/homme (J/h), en mois/homme²⁷ (M/h) ou en année/homme (A/h). [23]

²⁶ Les prix des software ont été converti du dollar au F CFA en prenant 1$ = 502 F CFA.

²⁷ C'est la charge sur un moi : en général 20 jours.

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La taille du projet se mesure à sa charge. L'ordre de grandeur est donné selon les normes

ISO [23]:			Charge < 6 M/h
		6 M/h <charge <12 M/h
		12 M/h <charge <30 M/h
		30 M/h <charge <100 M/h
		100 M/h <charge

très petit projet

petit projet

projet moyen

grand projet

très grand projet

La durée du projet dépend de la charge et du nombre de personnes infectées. Par exemple

60 M/h peuvent être fait [23] :

· par 1 personne pendant 5 ans

· Par 10 personnes pendant 6 mois

· Par 60 personnes pendant 1 mois.

b. Estimation de la charge

Barry W. Boehm propose en 1981 une méthode (COCOMO : Constructive Cost Model) basée sur la corrélation entre la taille d'un projet et sa charge en fonction des hypothèses suivantes :

· Il est facile à un informaticien d'estimer le nombre de lignes source.

· La complexité d'écriture d'un programme est la même quel que soit le langage de programmation.

Les formules suivantes permettent d'estimer la charge et le délai d'un projet :

Charge = a. (K isl)^b Délai = c. (Charge)^d

Avec: K isl égale au nombre de milliers de lignes sources.

Et les paramètres a, b, c et d qui dépendent de la catégorie du projet.

Classification : [23]

Projet simple: < 50 000 lignes

Projet moyen: 50 000 < lignes < 300 000 Projet complexe: > 300 000 lignes

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Tableau 4.2 : Paramètres associés au type de projet [23]

Type de projet	Charge en M/h		Délai en M
a = 3.2	c = 2.5		Simple
b = 1.05	d = 0.38
a = 3	c = 2.5		Moyen
b = 1.12	d = 0.35		complexe
a = 2.8	c = 2.5
b = 1.2	d = 0.32

Selon la classification de la méthode COCOMO il vient que notre projet corresponde à un projet simple au vue de ses 1556 lignes de codes. Ainsi pour le calcul de la charge et du délai nous avons les paramètres a = 3.2, b = 1.05, c = 2.5, d = 0.38 qui conduisent aux calculs suivants :

Charge = 3, 2 x 1, 556^1,05 5M/h

Délai = 2, 5 x 50,38 5Mois

c. Cout du logiciel

L'unité de coût des logiciels s'exprime traditionnellement en Mois/homme (M/h) ou en Année/homme (A/h) qu'il ne faut pas confondre avec la durée du développement. Par exemple l'emploi de trois ingénieurs sur une durée de 18 mois correspond à un coût de 54 M/h ou 4,5 A/h. Le « volume » ou la « taille » d'un logiciel est généralement exprimé en nombre de lignes de code source ou d'instructions (en abrégé ls ou kls pour millier de lignes source) que comporte le logiciel livré et prêt à l'emploi. C'est ce paramètre, qui correspond à la partie exécutable sur machine, qui a été retenu comme indicateur principal de la quantité d'information contenue dans le logiciel. La productivité d'un développement s'exprimera en ls/h. Cet indicateur dénote la difficulté de fabrication du logiciel. Ces unités peuvent avoir, selon la SGR (Standish Group Report) un ordre de grandeur. On a :

· 1 H/An = 1350h,

· 1h ~ 50€,

· Productivité 2 à 5 lignes/h.

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Ainsi notre logiciel correspond à une charge de 5M/h O, 4A/h ce qui nous donne une durée de 540 heures avec une productivité de 2 à 3 lignes de code par heure. On a donc le tableau suivant :

Tableau 4.3 : Coût du développement

Nombre de lignes	A/h	Heures	Coût
1 556	0,4	540	17 550 000 FCFA

Du coût estimatif de la recherche et celui du logiciel on obtient un coût total estimatif de 20 664 066,66 FCFA.

Tout au long de ce chapitre nous avons d'abord présenté les fonctionnalités du logiciel à travers des interfaces, ensuite nous avons donné les configurations minimales d'utilisation et enfin nous avons pu estimer le coût du projet.

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CONCLUSION GENERALE

Ce mémoire rédigé dans le cadre des travaux de fin d'étude du second cycle à l'ENSET de Douala en vue de l'obtention du DIPET 2, nous a conviés à l'étude d'un concept (presse-papier) régulièrement utilisé par la population du village planétaire des TIC (Technologie de l'information et de la communication) ; mais peu connu de ce grand public. D'où la nécessité d'une application de gestion du presse-papier.

La mise sur pied d'une telle application permettra à tout utilisateur de pouvoir faire des copies multiples et les utiliser lorsque le besoin se fera ressentir, d'automatiser des tâches régulièrement exécutées en vue d'une optimisation du temps de travail.

Pour atteindre nos objectifs nous avons dû procéder de manière méthodique. Ainsi une étude préalable du noyau du système d'exploitation Windows nous a permis de comprendre le fonctionnement du presse-papier au sein d'un système d'exploitation en général et en particulier au sein de Windows. Les connaissances acquises en matière d'outils d'analyse tel qu'UML et de programmation orienté objet au cours de notre formation à l'ENSET de Douala nous ont permis d'une part de rédiger un cahier de charges et d'autre part d'implémenter notre application.

Une fois la phase de développement achevée et en dépit de tous les problèmes rencontrés, la réalisation des essais a permis de confirmer à 95% les attentes du cahier de charges.

Il sera intéressant dans le cadre des recherches futures d'approfondir l'étude sur l'architecture du noyau de Windows et du fonctionnement de ce dernier, d'étendre cette application sous d'autres plates-formes et même de permettre une intégration dans certaines applications régulièrement utilisées dans le cadre de la duplication des données.

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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] http://www.clubic.com/article-309932-1-remplacer-presse-papiers-windows.html (Visité le 19-03-2013)

[2] http://fr.wikipedia.org/wiki/Noyau_de_système_d'exploitation (Visité le 24-11-2012)

[3] Jason Garms & AL-S & SM, Ressources d'Expert

[4] http://maclocal.free.fr/files/snow_leopard_noyau_64bit.html (Visité le 10-12-2012)

[5] http://www.t411.me/torrents/mac-osx-snow-leopard-v10-6-7 (Visité le 10-12-2012)

[6] Philipe Thierry, Présentation du noyau de linux, projets pluridisciplinaire en équipe, 16 Novembre 2010

[7] http://www.linuxcertif.com/doc/Compiler_le_Noyau_Linux/ (Visité le 10-12-2012)

[8] James Okolica, Gilbert L. Peterson, Extracting the windows clipboard from physical memory, Digital Investigation 8 (2011)

[9] Charles Petzold, Programming Windows: The definitive guide to the Win32 API, Fifth Edition, Microsoft Press, Dec 2001, 1290Pages

[10] http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms649013, (visité le 30/01/2013)

[11] http://www.clipboardextender.com/end-user-articles/using-the-clipboard, (visité le 10/04/2013)

[12] http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms649013(v=vs.85).aspx#_ win32_Synthesize _Clipboard_Formats, (visité le 10/04/2013)

[13] Microsoft.com How to add data to the clipboard, http://www.microsoft.com/windowsxp/ using/setup/tips/clip-book.mspx, (visité le 8/02/11).

[14] Charles Petzold, Programming Windows: Fifth Edition. Microsoft Press 1999.

[15] http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Clipboard_(computing)&oldid=531773363, [visité le 30/01/2013]

[16] Olivier Sigaud : Introduction à la modélisation orientée objets avec UML, support de cours « Génie Logiciel et Programmation Orientée Objet » de l'ENSTA, 2004

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[17] Pascal Roques : UML par la pratique, 5^e Edition, EYROLLES ISBN 2-212-12014-1

[18] Xavier Blanc, Isabelle Mounier avec la contribution de Cédric Besse : UML2 pour les développeurs, EYROLLES ISBN 2-212-12029-X

[19] Laurent AUDIBERT, UML 2, Édition 2007-2008 http://www-lipn.univ-paris13.fr/audibert/pages/enseignement/cours.htm (Visité le 24/04/2009)

[20] msdn.microsoft.com/fr-fr/library/vstudio/fx6bk1f4(v=vs.100).aspx (Visité le 31/05/2013)

[21] http://www.laboratoire-microsoft.org/articles/dev/csharp/ (Visité le 31/05/2013)

[22] Gérard Leblanc, C# et .Net Versions 1 à 4, Eyrolles 2009, ISBN : 978-2-212-12604-4

[23] DI GALLO Frédéric, Cours de Génie Logiciel ; CNAM BORDEAUX 1999-2000