第 1 章 : 序論

1.3 コンピュータに仕事をさせるための手順

例題 1-1 : プログラムの作成・コンパイル・実行

C 言語でプログラムを作成してコンパイルを行って実行コードを生成し、実行するまでの手順を体験してみましょう。

初めにソースコードを作成します。エディタ(Emacs, Vim, VSCode など)で、次のプログラムを作成を作成し、ファイル名を first.c として保存します。なお、 C 言語のソースコードのファイル(ソースファイル)の拡張子は .c とする必要があります。

first.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  printf("This is my first C program!\n");

  return 0;
}

次に端末を開き、 gcc コマンドでソースファイルを指定してコンパイルを行います。コンパイルを行ってできる実行コードのファイル名は gcc コマンドの -o オプションで指定しましょう。次のようにソースファイル first.c をコンパイルすると、プログラムに構文エラー(Syntax error)がなければ、実行コード first が作成されます。

端末 (ソースコード first.c のコンパイル)

$ gcc -o first first.c
$ ls
first  first.c

実行コード first を実行します。プログラムに誤りがなければ、標準出力に This is my first C program! と表示され、改行されます。

端末 (実行コード first の実行結果)

$ ./first
This is my first C program!
$

tips ソースコードに構文エラー(文法上の誤り)があると、コンパイラはコンパイルに失敗し、次のようなエラーメッセージやヒントを表示します。エラーメッセージをよく確認し、ソースコードを修正したうえで再度コンパイルを行いましょう。

端末 (コンパイル時のエラーメッセージの例)

$ gcc first.c -o first
first.c: In function ‘main’:
first.c:4:42: error: expected ‘;’ before ‘return’
    4 |   printf("This is my first C program!\n")
      |                                          ^
      |                                          ;
    5 | 
    6 |   return 0;
      |   ~~~~~~

例題 1-2 : コンパイルとリンク

gcc にはコンパイラとリンカの両方の機能が備わっています。プログラミング基礎で扱うような小規模なプログラムの開発では、例題 1-1 で行ったように gcc でソースコードから直接実行コードを作成しても問題ありませんが、複数のソースコードを必要とする大規模な開発では、コンパイルとリンクを分けて行うことが多いです。

参考のために、コンパイルとリンクを分けて実行コードを作成する方法を体験しておきましょう。

まず、次のソースコードを作成し、second.c とファイル名を付けて保存しましょう。

second.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  printf("Second program!\n");

  return 0;
}

次にソースコードをコンパイルしオブジェクトコードを作成します。 gcc の -c オプションを用います。次のようにコンパイルを行うと、オブジェクトコードのファイル second.o が作成されます。

端末 (ソースコードからオブジェクトコードを作成)

$ gcc -c second.c
$ ls
second.c  second.o

最後に、リンカを用いて、オブジェクトコードから実行コードを作成します。リンカは複数のオブジェクトコードやライブラリを結合して、コンピュータ上で直接実行できる実行コードを作成するものです。リンクは gcc の -o オプションで、実行コードのファイル名と、リンク対象のオブジェクトコードを指定して行います。

端末 (リンカでオブジェクトコードから実行コードを作成)

$ gcc -o second second.o
$ ls
second  second.c  second.o

実行コード second を実行すると、標準出力に Second program! と表示され改行されます。

端末 (実行結果)

$ ./second
Second program!
$

tips 実行コードやオブジェクトコードはコンピュータが解釈できる 0, 1 の2進数でされる機械語で書かれたプログラム(およびデータ)となっています。 (通常の)人間が読んでわかるものではありませんが、xxd コマンドや od コマンドを使って、次のように実行コードの中身を見ることはできます。

端末 (実行コードの中身)

$ xxd -b second | less
00000000: 01111111 01000101 01001100 01000110 00000010 00000001  .ELF..
00000006: 00000001 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000  ......
0000000c: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000011 00000000  ......
00000012: 00111110 00000000 00000001 00000000 00000000 00000000  >.....
00000018: 01100000 00010000 00000000 00000000 00000000 00000000  `.....
0000001e: 00000000 00000000 01000000 00000000 00000000 00000000  ..@...
00000024: 00000000 00000000 00000000 00000000 10011000 00110110  .....6
(以下略 q で表示終了)

演習

演習 1-1

以下のソースコードをコンパイルし、実行してプログラムの動作を確認してください。

count10.c

// IS2 99 愛子花子
#include <stdio.h>

int main(void) {
  int count;

  for (count = 1; count <= 10; count++) {
    printf("%d ", count);
  }

  printf("end!\n");

  return 0;
}

プログラムの実行結果については、次のように script コマンドを用いて、ターミナルへの入出力をファイル count10.txt に保存してください。

端末 (実行結果を script コマンドで保存)

$ script count10.txt
$ ./count10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 end!
$ exit

GE2 プログラミング基礎

第 1 章 : 序論

1.3 コンピュータに仕事をさせるための手順

例題 1-1 : プログラムの作成・コンパイル・実行

例題 1-2 : コンパイルとリンク

演習

演習 1-1