プログラミング演習

(1)

1

プログラミング演習 I

２００３年 4 月２３日（第 2 回）

木村巌

(2)

2

やること（知識編）

Cygwinって？

GNU Project

C 言語の歴史、定義、標準

ファイルシステム

(3)

3

やること（実践編）

Cygwinの使い方

起動と終了

ファイルとディレクトリ

C コンパイラの起動（とりあえずやってみる）

(4)

4

Cygwin って？

Microsoft Windows上にUnix互換環境を構築

GNU Project の成果

本当のUnixはどこで使える？

⇒３ F の端末で Linux が使える

Linux: 1990 年代から Linus Torvalds が開発を進めている OS.

OS: Operating System. 計算機資源を抽象化、管理を行うソフトウエア．

狭い意味のLinuxは、Linux Kernelと呼ばれる、OSの核心部のみを指す．それに、一般的なOSとして必要な付属ソフトや、一般ユーザが使うための要素を組み合わせたものをdistributionという．たとえばRedHat, Vine, Debianなど．これらは、他の商用ソフトとあわせた有料版と、それを除いた無料版とに分けて配布されていることが多い．

Unixというのは、狭い意味では、AT&TのBell研究所で開発が始められたミニコ

ン用のOSを指す．現在では、狭い意味でのUnixに倣って開発されたOS全般を

指すと思ってよい．

(5)

5

GNU Project って？

Free Software という思想

基本的なソフトウエアは Free であるべきだ

単に「ただ」という意味ではない！

自由に手に入る、自由に配れる

自由に改変できる

改変したものを自由に再配布できる

この三つを柱にしたものが、 GNU GPL (General Public License).

Free Software には他の形もある

FreeBSDなどが採用しているBSDライセンスなどなど

Open Source Software という動きもある

(6)

6

ファイルシステム

ファイル

読み書きできるモノ

ファイル名、日付、所有者などの属性を持つ

ディレクトリ（フォルダ）

ファイルをまとめたモノ

実は特殊なファイル

OS が計算機資源（この場合、 HDD などの記憶領域）を抽象化した例

C言語でのファイルの読み書きなども、後の回でやります．ファイルシステムは OSが提供する機能です．基本的な機能なので、C言語からファイル入出力を行う方法が標準化されています（標準Cライブラリに、ファイル入出力の為の関数が用意されている）．それ以外の、 OS が提供するより広範な機能を C から使うには、

システムコールを使うことになります．

(7)

7

C 言語についての知識（歴史）

Brian Kernighan, Dennis Ritchie

Algol(1960), CPL (1963), BCPL (1967), B (1970), C (1972)

Unix の記述言語（ Unix は C で書かれている！）

Cの歴史については、P. H. Salus, Unixの1/4世紀、ASCII, 2000年、にも詳しい．

(8)

8 C 言語についての知識

（定義、標準）

C 言語そのものと、 C 言語の処理系の違い

C言語そのもの……文法、意味、標準ライブラリの規定

C言語の処理系……上記にしたがって書かれたプログ

ラムを、実行できるモノへ変換するプログラム

例：gcc

最初は K&R が標準だった

そのうち、いろいろなC言語の処理系が現れた

人気があったので

しかもちょっとづつ違う！ …… 困る

標準的なCが策定された

(9)

9

C 言語についての知識

（定義、標準の続き）

様々な環境で同じプログラムが等しく動くには、

「厳密な」定義が必要

ANSI・IEC標準

C99 は ANSI から入手可（有償）

Harbinson & Steeleが良いレファレンス

Samuel P. Harbison, Guy L. Steele, C: A Reference Manual, Prentice Hall Computer Books ; ISBN: 013089592X ; 5th 版 (2002/02/01)

プログラミング言語の厳密な定義……文法、意味、標準ライブラリ．

文法に関してはBNFなど．意味は表示的意味論など．

(10)

10

実践編： Cygwin の使い方

全部コマンドで入力（CUIという←→GUI）

起動と終了

起動：アイコンをダブルクリック

終了： exit

各コマンドの引数は、空白で区切る

例；現在いるディレクトリの一覧を詳細表示

ls -l

CUI: Character User Interface GUI: Graphical User Interface

CUIでは、結果も文字で出力される．計算機で扱うさまざまな対象を、文字で表

現する必要がある．

(11)

11

ファイルとディレクトリ

Microsoft Windows の Explorer との関係

同じものが違ったように見えているだけ

全部文字で表示・入力

ディレクトリの移動……cd (change directory)

ディレクトリの内容一覧 ……ls (list)

現在いるディレクトリ ……pwd

ディレクトリの新規作成 ……mkdir (make directory)

Explorer と cygwin とで、同じディレクトリを見てみよ！

manを見よう！！

テキストファイルの内容を確認するための、lessというコマンドもある．

(12)

12

ファイルとディレクトリ（続き）

階層構造の表現：/some/where のように、/で区切る

特別な記号：現在のディレクトリは . （ピリオド）

現在のディレクトリの一つ上は .. （ピリオド二

つ）

(13)

13

C コンパイラの起動

準備

cd /cygdrive/z/ ディレクトリの移動

mkdir 030423 030423 というディレクトリを作製

cd 030423 そのディレクトリに移動

(14)

14

C コンパイラの起動（例 1 ）

プログラムファイルの準備

秀丸エディタで、次の内容を打ち込む（半角英数字で）

行頭の空白はタブキーで！

#include <stdio.h>

int

main (void) {

printf (“Hello World!¥n”);

return 0;

}

hello.cという名前で保存

#include <stdio.h>

int

main (void) {

printf (“Hello World!”);

return 0;

}

(15)

15

C コンパイラの起動（続き）

Cygwinのウィンドウで、

ls

自分が打ち込んだ、hello.cというファイルがあることを確認

gcc -o hello hello.c

./hello

うまくいけば、 Hello World! が表示される

コンパイルが失敗する例をわざと作って、どのようなエラーメッセージが出るか確

認しておこう！

(16)

16

例 1 を見ながら

プログラムは基本的には英数字小文字で

# で始まる行は、コンパイラへの指示

int main (void) は、 main という関数が引数をとらず、整数型の値を返すことを意味する

{} に囲まれた部分が関数の本体．

printf() は、引数を書式付で出力する標準

ライブラリ関数

(17)

17

例 1 を見ながら（続き）

関数名を書くと、その関数が実行される

ただし、 main() は特別で、プログラム内で最初

に実行されることが保証される

関数に対して、カッコ内に引数を書く

引数が printf() によって印字される

戻り値 0 を環境に返す

(18)

18

Coding Standard

Coding Standard とは

改行や、行頭の空白の数、括弧の位置などを指定したもの

C のプログラムは、自由書式で書かれる

人間が見やすいように！

しかし統一が必要である（特に複数で開発するときは）

この授業では、 GNU Coding Standard に準拠する

（教科書とは違う）．この文書の「 C 言語の上手な書き方」参照．

テキスト1.6節付近を参照

(19)

19

例 2 （環境からの引数）

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int

main (int ac, char *av[])

{

if (ac < 2)

exit (EXIT_FAILURE);

printf ("Hello %s!¥n", av[1]);

return 0;

}

(20)

20

コンパイルして実行

hello2.c という名前で保存

gcc -o hello2 hello2.c

./hello2 Me

Hello Me!

(21)

21

例 2 を見ながら（ main の引数）

main(int ac, char *av[]) は、関数 main() が、最初の引数として整数型を、二番目の引数として、 char へのポインタの配列を取ることを意味する．

整数型、 char 、ポインタ、配列、などは後述．

hello2 というプログラムに、外部からデータが渡され

る．それがどこにあるかが、 av に収められている

av が何個のデータを指すポインタを格納しているかが、 ac.

You are not expected to understand this.

(22)

22

例 2 を見ながら

#include <stdlib.h>が追加されている．関数 exit()や、定数EXIT_FAILUREが使いたいから．

もし ac が 2 より小さいなら、 exit() を呼ぶ．引数はEXIT_FAILURE. つまり、環境に失敗を通知して、プログラムを終了．

そうでないなら、環境から渡された値av[1]を

用いて、printf()で印字する．

(23)

23

例 3 （文字の変換、数学関数）

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

int

main (int ac, char *av[])

{

if (ac < 2)

exit (EXIT_FAILURE);

printf (“square root of %f = %f.¥n",

atof (av[1]),

sqrt (atof (av[1])));

return 0;

}

(24)

24

コンパイル＆実行

先のプログラムを、sqrt.c という名前で保存

gcc –o sqrt sqrt.c –lm

./sqrt 4

square root of 4.0 is 2.00000.

(25)

25

まとめ

Cygwinとはなにか、GNU Projectとはなにか

C 言語の歴史、標準、 C の規格と処理系との違い

ファイルシステムとは？

とりあえず、幾つかの C プログラムをコンパイ

ル、実行．

(26)

26

レポート課題

「例1をみながら」、「例2を見ながら」、にならって、「例3を見ながら」、を書け．関数atof()は、

プログラミング演習

1

プログラミング演習 I

２００３年 4 月２３日（第 2 回）

木村巌

2

やること（知識編）

 Cygwinって？

 GNU Project

 C 言語の歴史、定義、標準

 ファイルシステム

3

やること（実践編）

 Cygwinの使い方

 起動と終了

 ファイルとディレクトリ

 C コンパイラの起動（とりあえずやってみる）

4

Cygwin って？

 Microsoft Windows上にUnix互換環境を構築

 GNU Project の成果

 本当のUnixはどこで使える？

 ⇒３ F の端末で Linux が使える

 Linux: 1990 年代から Linus Torvalds が開発を進 めている OS.

 OS: Operating System. 計算機資源を抽象化、管 理を行うソフトウエア．

Unixというのは、狭い意味では、AT&TのBell研究所で開発が始められたミニコ

ン用のOSを指す．現在では、狭い意味でのUnixに倣って開発されたOS全般を

指すと思ってよい．

5

GNU Project って？

 Free Software という思想

 基本的なソフトウエアは Free であるべきだ

 単に「ただ」という意味ではない！

 自由に手に入る、自由に配れる

 自由に改変できる

 改変したものを自由に再配布できる

 この三つを柱にしたものが、 GNU GPL (General Public License).

 Free Software には他の形もある

 FreeBSDなどが採用しているBSDライセンスな どなど

 Open Source Software という動きもある

6

ファイルシステム

 ファイル

 読み書きできるモノ

 ファイル名、日付、所有者などの属性を持つ

 ディレクトリ（フォルダ）

 ファイルをまとめたモノ

 実は特殊なファイル

 OS が計算機資源（この場合、 HDD などの記 憶領域）を抽象化した例

システムコールを使うことになります．

7

C 言語についての知識（歴史）

 Brian Kernighan, Dennis Ritchie

 Algol(1960), CPL (1963), BCPL (1967), B (1970), C (1972)

 Unix の記述言語（ Unix は C で書かれてい る！）

Cの歴史については、P. H. Salus, Unixの1/4世紀、ASCII, 2000年、にも詳しい．

8

C 言語についての知識

（定義、標準）

 C 言語そのものと、 C 言語の処理系の違い

 C言語そのもの……文法、意味、標準ライブラリの規定

 C言語の処理系……上記にしたがって書かれたプログ

 最初は K&R が標準だった

 そのうち、いろいろなC言語の処理系が現れた



 しかもちょっとづつ違う！ …… 困る

 標準的なCが策定された

9

C 言語についての知識

（定義、標準の続き）

 様々な環境で同じプログラムが等しく動くには、

「厳密な」定義が必要

 ANSI・IEC標準

 最新は C99 と呼ばれる、１９９９年に策定された規 格









 C99 は ANSI から入手可（有償）

 Harbinson & Steeleが良いレファレンス

Cygwinって？

GNU Project

C 言語の歴史、定義、標準

ファイルシステム

Cygwinの使い方

起動と終了

ファイルとディレクトリ

C コンパイラの起動（とりあえずやってみる）

Microsoft Windows上にUnix互換環境を構築

GNU Project の成果

本当のUnixはどこで使える？

⇒３ F の端末で Linux が使える

Linux: 1990 年代から Linus Torvalds が開発を進めている OS.

OS: Operating System. 計算機資源を抽象化、管理を行うソフトウエア．

Free Software という思想

基本的なソフトウエアは Free であるべきだ

単に「ただ」という意味ではない！

自由に手に入る、自由に配れる

自由に改変できる

改変したものを自由に再配布できる

この三つを柱にしたものが、 GNU GPL (General Public License).

Free Software には他の形もある

FreeBSDなどが採用しているBSDライセンスなどなど

Open Source Software という動きもある

ファイル

読み書きできるモノ

ファイル名、日付、所有者などの属性を持つ

ディレクトリ（フォルダ）

ファイルをまとめたモノ

実は特殊なファイル

OS が計算機資源（この場合、 HDD などの記憶領域）を抽象化した例

Brian Kernighan, Dennis Ritchie

Algol(1960), CPL (1963), BCPL (1967), B (1970), C (1972)

Unix の記述言語（ Unix は C で書かれている！）

C 言語そのものと、 C 言語の処理系の違い

C言語そのもの……文法、意味、標準ライブラリの規定

C言語の処理系……上記にしたがって書かれたプログ

最初は K&R が標準だった

そのうち、いろいろなC言語の処理系が現れた

しかもちょっとづつ違う！ …… 困る

標準的なCが策定された

様々な環境で同じプログラムが等しく動くには、

ANSI・IEC標準

最新は C99 と呼ばれる、１９９９年に策定された規格

C99 は ANSI から入手可（有償）

Harbinson & Steeleが良いレファレンス

全部コマンドで入力（CUIという←→GUI）

起動と終了

起動：アイコンをダブルクリック

終了： exit

各コマンドの引数は、空白で区切る

例；現在いるディレクトリの一覧を詳細表示

ls -l

Microsoft Windows の Explorer との関係

全部文字で表示・入力

ディレクトリの移動……cd (change directory)

ディレクトリの内容一覧 ……ls (list)

現在いるディレクトリ ……pwd

ディレクトリの新規作成 ……mkdir (make directory)

Explorer と cygwin とで、同じディレクトリを見てみよ！

manを見よう！！

階層構造の表現：/some/where のように、/で区切る

特別な記号：現在のディレクトリは . （ピリオド）

現在のディレクトリの一つ上は .. （ピリオド二

準備

cd /cygdrive/z/ ディレクトリの移動

mkdir 030423 030423 というディレクトリを作製

cd 030423 そのディレクトリに移動

プログラムファイルの準備

秀丸エディタで、次の内容を打ち込む（半角英数字で）

行頭の空白はタブキーで！

hello.cという名前で保存

Cygwinのウィンドウで、

ls

自分が打ち込んだ、hello.cというファイルがあることを確認

gcc -o hello hello.c

./hello

うまくいけば、 Hello World! が表示される