第8回 アカデミックスキルII C言語(1) 「端末」の使い方とC言語さいしょの一歩

端末の使い方 を読んで端末の起動方法や基本的なコマンドを学ぶ

多くの人が，現在，全てのファイルをホームディレクトリ(~/)の下に置いているものと思われる． まずは，適当なディレクトリを作って，その中にこれらを整理しておこう． その際，練習のつもりで「端末」を使ってみよう．

例えば, ~/2014ICL-B/report1 というフォルダを作成するには，端末で

mkdir ~/2014ICL-B               # ~/ の下に 2014ICL-B を作成
mkdir ~/2014ICL-B/report1       # ~/2014ICL-B の下に report1 を作成

を順に実行すればよい．

まずは C++プログラム用に ~/cpp というディレクトリを作り，そこに移動しよう． これは，端末で以下を入力することでできる．

mkdir ~/cpp                     # ~/cpp というフォルダを作る
cd ~/cpp                        # ~/cpp に移動する

~/cpp ディレクトリの下に sample1-1.cpp というファイルを作り，ソースコードを書き込む．

1. Emacs を起動して ~/cpp/sample1-1.cpp というファイルを作成する(C-x C-f ~/cpp/sample1-1.cpp)
2. 作成した sample1-1.cpp の中身を以下のように編集して保存する(C-x C-s)

作成した ~/cpp/sample1-1.cpp を計算機上で実行可能な形式になるようにコンパイルする． コンパイルするには g++ というコマンドを使う. 一般的によく使う g++ の書式は以下の通り：

g++ ソースファイル名 [-o 出力ファイル名]

例えば, 現在のディレクトリにある sample1-1.cpp というソースファイルをコンパイルして sample1-1.o という実行可能ファイルを作りたい場合は，

g++ sample1-1.cpp -o sample1-1.o

とする. -o 出力ファイル名 は省略できる(省略した場合はデフォルトで a.out というファイルになる)．

上述のコマンドは Emacs からでも端末からでも実行できる．どちらも試しておこう．

生成された sample1-1.o を実行しよう. ~/cpp は実行ファイルを検索するパスに含まれていないため， 端末から実行する際には, ./sample1-1.o と「現在のディレクトリ(./)にある sample1-1.o 」であることを明示的に指定してやる必要がある．

• C++ プログラムの基本的構成要素は センテンス および ブロック である．
• センテンスは ; で区切られる．
• センテンスは，宣言(定義), 評価, 命令 などの種類がある．
• ブロックは, 宣言の後, { (波開き括弧) で始まり, } (波閉じ括弧)で終わる．
• 1つのブロックの中には複数のセンテンスや，別のブロックが含まれることがある．
• C++は，センテンスの区切り(;)やブロックの開始/終了({})には厳しいが， 改行やインデントについてはルーズ．
• // から行末まではコメントとして判断され，解析されない

• C++ プログラムの中心的挙動は main 関数で定義される．
• main 関数は以下のような構造をしている．

  int main (void) 
  {
    センテンス1;
    センテンス2;
    :
    :
  }
  

• int main (void) の行は

    関数の戻り値(型) 関数名 (引数の宣言)
  

  の書式で記述されている．

  • 最初の int は, main 関数が「整数型」と呼ばれる オブジェクト を 戻り値 とすることを意味している． 言い換えると, main 関数を評価したものは，整数型のオブジェクトとして扱われる．
  • 次の main は 関数の名前を指示している．
  • (void) は, main 関数が引数をとらないことを指示している．

• C++ で画面に何かを出力するには，標準出力ストリームを用いる．標準出力ストリームを使うためには，ライブラリとして <iostream> を読み込む必要がある．これは，以下のセンテンスで指示されている．

  #include <iostream>
  

• 標準出力ストリームは std::cout という名前で <iostream> ライブラリ内に定義されている
• std:: は <iostream> で使われる 名前空間 である．名前空間は「名字」のようなもので, cout という名前が他で使われた時にバッティングしないようにできる．
• C++ のセンテンスは ; で区切られる．
• 出力ストリームに何らかの オブジェクト を渡すには，出力演算子 << を用いて

    出力ストリーム << オブジェクト
  

  とする．

• 最初のセンテンス

  std::cout << "私の名前は 川内 情太郎 です";
  

  では，標準出力ストリーム std::out に文字列オブジェクト

  "私の名前は 川内 情太郎 です"

  を渡している．

• 次のセンテンス

  std::cout << std::endl;
  

  は，標準出力ストリーム std::cout に std::endl というマニピュレータ(操作子)を渡している． 出力ストリームが std::endl を受け取ると，それまでに蓄えていたバッファと改行を出力し，バッファをフラッシュする．

• 最後のセンテンス

  return 0;
  

  は, main 関数ブロックを抜け出し, main 関数の呼び出し元(この場合はシェル)に整数(int)型のオブジェクト 0 を返すことを指示している．

~/cpp ディレクトリの下に sample1-2.cpp というファイルを新に作り，別のソースコードを書き込もう．

1. Emacs を起動して ~/cpp/sample1-2.cpp というファイルを作成する(C-x C-f ~/cpp/sample1-2.cpp)
2. 作成した sample1-2.cpp の中身を以下のように編集して保存する(C-x C-s)

いま作った sample1-2.cpp をコンパイルして sample1-2.o という実行ファイルを作成しよう． sample1-1 に対する処理と同じように，端末や Emacs で以下を実行する：

g++ sample1-2.cpp -o sample1-2.o

端末や Emacs から sample1-2.o を実行してみよう. 現在のディレクトリ(./)を指定するのを忘れないように!

./sample1-2.o

~/cpp ディレクトリの下に sample1-3.cpp というファイルを新たに作り，別のソースコードを書き込もう．

1. Emacs を起動して ~/cpp/sample1-3.cpp というファイルを作成する(C-x C-f ~/cpp/sample1-3.cpp)
2. 作成した sample1-3.cpp の中身を以下のように編集して保存する(C-x C-s)
3. 端末もしくは Emacs 上で sample1-3.cpp をコンパイルして sample1-3.o という実行ファイルを作る

   g++ sample1-3.cpp -o sample1-3.o
   

4. 生成されたファイルを実行してみる

   ./sample1-3.o
   

C++ では，ダブルクォートで囲まれた文字：

"文字列"

を 文字列オブジェクト (特に指示が無ければ char 型の定数配列)として認識する．

ダブルクォートで囲まない数値は，その内容に応じて, int (整数)型 もしくは double (倍精度実数)型の(数値)オブジェクトと認識される． 例えば, 1998, 4, 31 などは，いずれも int (整数)型として認識される．

ダブルクォートで囲まれておらず，数値でないもの (cout や endl)は， 定義済み のオブジェクトと認識される． 例えば，学籍番号 B4TB9999 などは数値ではないため，

cout << B4TB9999;

とすると，コンパイルの際に

sample1-3-error.cpp:7:11: error: use of undeclared identifier 'B4TB9999'
  cout << B4TB9999;
          ^
1 error generated.

というエラーメッセージ(「 B4TB9999 という定義されていない識別子が使われました」)が表示される．

学籍番号 B4TB9999 を標準出力ストリームに渡したい場合には，

cout << "B4TB9999";

とダブルクォートで囲んで「文字列オブジェクト」としなければならない．

sample1-3.cpp をベースにして，自分の名前，学籍番号および生年月日を出力させるプログラムを作ってみよう．