C言語

					2017年06月16日
情報科学類 コンピュータリテラシ

                                       筑波大学 システム情報系 情報工学域
                                       新城 靖
                                       <yas@cs.tsukuba.ac.jp>

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http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/

■C言語

• システムプログラミング序論(2年次)

• オペレーティング・システムに関連した科目。 オペレーティング・システムの多くは、C 言語で記述されている。
• 画像等、特に速度が求められる対象を扱う科目。
• 卒業研究

The Unix Super Text 第57章 Cの使いかた 参照。

◆ccコマンド

$ mkdir ~/c_progs 
$ cd ~/c_progs 
$ ls 
（何も表示されない。mkdir 直後は、ディレクトリは空。）
$ cp ~yas/public_html/htdocs/coins/literacy-2017/2017-06-16/ex/hello.c . 
$ ls 
hello.c
$ cat hello.c  
#include <stdio.h>

#define NAME "(name)"

int main()
{
        printf("Hello, %s\n", NAME );
}
$ cc hello.c  
$ ls 
a.out   hello.c
$ ./a.out  
Hello, (name)
$ 

• mkdir コマンドで C 言語のプログラムを保存するためのディレクトリを 作成している。この例では、c_progs で C programs の意味。 各自、自分の分かりやすい名前に置き換えること。
• cp コマンドで、例題をコピーしている。
• ls コマンドでコピーできたことを確認している。
• cat コマンドで、内容を確認している。
• cc コマンドで、「コンパイル（とリンク）」を行っている。 Ｃ言語で書かれたソース・プログラムを、 CPU により実行可能な機械語へ変換している。 変換された実行可能なプログラムは、a.out という ファイルに保存される。
• ls コマンドで、a.out というファイルが作られたことを確認している。
• 「./a.out」と打つと、 カレントワーキングディレクトリにある 「a.out」という名前のファイルに含まれている プログラムが実行される（ オペレーティング・システムにより プロセスが作られ、 機械語命令がファイルからメモリにコピーされ、 CPU により実行される。 ）。

◆エラー

$ cat error.c  
#include <stdio.h>

#define	 NAME "(name)"

int main()
{
	printf("Hello, %s\n", NAME )
}
$ cc error.c  
error.c:7:30: error: expected ';' after expression
        printf("Hello, %s\n", NAME )
                                    ^
                                    ;
1 error generated.
$ 

コンパイル・エラーがでなくなっても、プログラムは完成ではない。コンパイ ラにはわからない(分かり得ない) 間違いは残っている可能性がある。

◆cc -o

$ ls 
a.out   hello.c
$ rm a.out  
$ ls 
hello.c
$ cc -o hello hello.c  
$ ls 
hello   hello.c
$ ./hello  
Hello, (name)
$ 

◆ヘッダファイル

拡張子 .c

関数定義を記述する。 C言語のプログラムは、 関数と呼ばれる小さなプログラムの集合で構成される。

拡張子 .h (ヘッダ・ファイル)

定数やデータ構造の定義を記述する。 複数の .c のプログラムに、#include で読み込まれる。

◆ライブラリ

libc 以外のライブラリを使う時には、cc に -l オプションを付ける。 たとえば、三角関数 sin(), 指数関数 exp() 等を使う時には、-lm (mathematicsの意味)を指定する。 /usr/lib 以外の場所にあるライブラリを使うには、-L オプションで ディレクトリのパス名を与える。

◆分割コンパイル

例：f1.c, f2.c, f3.c という３つのファイルに含まれているＣ言語のプログラ ムをすべてコンパイルして、リンクし、完成した実行可能なプログラムを prog という名前のファイルに保存する。

$ ls f1.c f2.c f3.c 
f1.c    f2.c    f3.c
$ cc -o prog f1.c f2.c f3.c 
$ 

$ ls f*.c 
f1.c    f2.c    f3.c
$ ls f1.* 
f1.c
$ cc -c f1.c 
$ ls f1.* 
f1.c    f1.o
$ ls f2.* 
f2.c
$ cc -c f2.c 
$ ls f2.* 
f2.c    f2.o
$ ls f3.* 
f3.c
$ cc -c f3.c 
$ ls f3.* 
f3.c    f3.o
$ ls f*.c 
f1.c    f2.c    f3.c
$ ls f*.o 
f1.o    f2.o    f3.o
$ cc -o prog f1.o f2.o f3.o 
$ ./prog  
This is main().
This is f1().
This is f2().
This is f3().
$ 

◆makeコマンド

(分割)コンパイルを楽にするためのプログラム。 どのようなファイルをコンパイルすればよいかの 定義を与えると、ファイルの日付を比較して、 自動的にコンパイルとリンクを行う。

$ ls *.c 
f1.c    f2.c    f3.c    hello.c
$ ls *.o 
ls: *.o: No such file or directory
$ cat Makefile 
all: prog
objs = f1.o f2.o f3.o
prog: $(objs)
        $(CC) -o prog $(objs)
$ make 
cc    -c -o f1.o f1.c
cc    -c -o f2.o f2.c
cc    -c -o f3.o f3.c
cc -o prog f1.o f2.o f3.o
$ ls *.c *.o prog 
f1.c    f1.o    f2.c    f2.o    f3.c    f3.o    hello.c prog
$ 

◆Makefileの読み方

all: prog
objs = f1.o f2.o f3.o
prog: $(objs)
	$(CC) -o prog $(objs)

all: prog

make は標準で all というものを作る。 all とは prog のこと。

objs = f1.o f2.o f3.o

変数定義

prog: $(objs)

prog は、$(objs) に「依存」している。 つまり、prog は、 $(objs) にあるファイルよりも新しくなければならない。 古かったら、次の行のコマンドを実行して作り直す。

$(CC) -o prog $(objs)

cc コマンドを実行して作り直す。CC という変数には、 最初は cc 定義されている。後で必要な変更できる。