C言語で「Hello World」を作成する

はじめに

この実験では、C プログラミング言語で基本的な「Hello World」プログラムを作成する方法を学びます。この実験では、ヘッダーや main 関数を含む C プログラムの基本構造について学びます。また、GCC（GNU Compiler Collection）コンパイラをインストールし、簡単な「Hello World」プログラムを書き、コンパイルして、生成されたバイナリを実行します。この実験が終了するとき、C プログラムの開発と実行に関わる基本的な手順を十分に理解していることになります。

Skills Graph

C プログラム構造（ヘッダーと main）の復習

C プログラミングの旅に出るには、まずプログラムの基本的な構成要素を理解することから始まります。すべてのプログラミング言語には独自の構造があり、C も例外ではありません。この探求では、C プログラムの骨格を形成する重要な要素を解き明かし、初心者にとって一見複雑なコーディングの世界をもっとアプローチしやすくします。

最初にプログラミングを始めるとき、空白の画面は圧倒的に感じられるかもしれません。しかし、コードを分かりやすい断片に分解することで、プログラミングが論理構造と構成要素を理解することについてのものであることにすぐに気付きます。ここで調べるコードは、C プログラミングの核心要素の完璧な入門となります。

WebIDE を開き、~/project ディレクトリに program_structure.c という名前の新しいファイルを作成します。C プログラムの重要な要素を分解します。

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello C\n");
    return 0;
}

WebIDE についてもっと学びたい場合は、WebIDE ガイドをご覧ください。

コードを見ていくと、C プログラムの基本的な構造が明らかになります。これらの構成要素は、レシピの必須材料のように考えてください。それぞれが成功したプログラムを作成するために重要な役割を果たします。これらの要素を、若手プログラマーの好奇心で探求してみましょう。

ヘッダーファイル（#include <stdio.h>）は、プログラム内の追加機能への入口を表します。ツールボックスがさまざまなタスクに対して専用のツールを提供するのと同じように、ヘッダーファイルは事前に定義された関数と機能を提供します。標準入出力を表す stdio.h ヘッダーは、画面にテキストを表示するなどの基本的な入出力操作を可能にするため、特に重要です。

main 関数（int main()）は、すべての C プログラムの核心です。旅の出発点、命令のシーケンスの最初のステップのように想像してください。すべての C プログラムにはこの関数が必要で、コンピュータがコードを実行し始めるエントリポイントとして機能します。int 戻り値の型は、システムにプログラムが正常に完了したかどうかを伝えるステータスレポートのようなものです。

return 0; を見るとき、「問題なくタスクを完了しました」とプログラムが言っているように考えてください。これは、プログラムの実行が正常に完了したことを伝える、シンプルで強力なメカニズムです。

これらの基本要素を理解することで、プログラミングは神秘的なプロセスから論理的で段階的なアプローチに変わります。プログラミングの旅を続けるにつれて、コードの各行が明確になり、複雑なソフトウェアシステムの背後にあるエレガントな単純さが見えてきます。

システムに GCC コンパイラをインストールする

このステップでは、C プログラムをコンパイルして実行するために必須の GCC コンパイラをインストールする手順を説明します。LabEx 環境では通常 GCC が事前にインストールされていますが、包括的な学習体験を提供するためにインストール手順を説明します。

LabEx VM では、GCC コンパイラが事前にインストールされています。このステップは、インストール手順を理解するための教育目的です。

Ubuntu のような Linux ベースのシステムで作業する場合、ソフトウェアのインストールは通常パッケージマネージャーを通じて行われます。使用するコマンドはシンプルですが強力で、数回のキー入力で開発環境をセットアップできます。

WebIDE のターミナルを開き、次のコマンドを実行します。

sudo apt update
sudo apt install -y gcc

実行例の出力：

Reading package lists...
Building dependency tree...
Reading state information...
The following additional packages will be installed:
  gcc-11-base libgcc-11-dev libgcc1
Suggested packages:
  gcc-11-locales
The following NEW packages will be installed:
  gcc gcc-11-base libgcc-11-dev libgcc1
0 upgraded, 4 newly installed, 0 to remove and 18 not upgraded.
Need to get 0 B/2172 kB of archives.
After this operation, 6496 kB of additional disk space will be used.

これらのコマンドはまずパッケージリストを更新し、その後 GCC コンパイラをインストールします。-y フラグは、すべてのプロンプトに自動的に「はい」と回答し、インストールプロセスをスムーズで中断なく行います。

GCC のインストールを確認するために、そのバージョンを確認しましょう。

gcc --version

実行例の出力：

gcc (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04) 11.4.0
Copyright (C) 2021 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

バージョン情報は、システムにインストールされている GCC の特定のバージョンを示します。これは、互換性や利用可能な機能を理解するために重要です。

さらにコンパイラが機能することを確認するために、先ほど作成したプログラムを実行しましょう。

cd ~/project
gcc program_structure.c -o program_structure
./program_structure

実行例の出力：

Hello C

このコマンドのシーケンスは、C プログラムをコンパイルして実行する典型的なワークフローを示しています。gcc コマンドはソースコードをコンパイルし、-o フラグは出力実行可能ファイル名を指定し、./ はコンパイル済みのプログラムを実行します。

「Hello C」のメッセージが表示された場合、GCC コンパイラが正常に機能しています。正常に GCC をインストールし、C プログラムをコンパイルして実行しました。C プログラミングの世界への最初の一歩を踏み出したおめでとうございます！

基本的な「Hello World」プログラムを書く

このステップでは、C 言語の古典的な「Hello World」プログラムを見直します。これにより、ヘッダー、main 関数、printf() 関数などの C プログラムの基本構造を復習することができます。この初期の演習は、C プログラムがどのように構築され、実行されるかを理解するために重要です。

プログラミングの初心者にとって、最初のプログラムを作成することは興奮と畏怖の両方を感じるかもしれません。心配しないでください。すべてのプロフェッショナルなプログラマーも、あなたが今いる場所から始まりました。画面に挨拶を表示する簡単な 1 行のコードからです。

WebIDE のターミナルを開き、プロジェクトディレクトリに移動します。

cd ~/project

新しいファイルを作成することは、プログラムを現実のものにする最初の実際的なステップです。ファイルを作成して編集するプロセスは、ソフトウェア開発における基本的なスキルです。

touch エディタを使用して、hello.c という名前の新しいファイルを作成します。

touch hello.c

次に、エディタに次のコードを入力します。

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, World\n");
    return 0;
}

ヒント：C プログラムを書いてコーディングスキルを向上させましょう。書けば書くほど上手になります。

この簡単なプログラムの各行は、C プログラミングの構成要素です。裏で何が起こっているか見てみましょう。コードは短く見えるかもしれませんが、コーディングの旅の途中で使用するいくつかの重要なプログラミング概念が含まれています。

コードを分解してみましょう。

• #include <stdio.h> は、標準入出力ライブラリを含みます
• int main() は、プログラムが始まる main 関数です
• printf() は、画面にテキストを表示します
• \n は、表示後に新しい行を作成します
• return 0; は、プログラムが正常に完了したことを示します

コンパイルにより、人間が読みやすいコードがコンピュータが理解できる命令に変換されます。このプロセスは、プログラムを現実のものにするための重要なステップです。

GCC を使用してプログラムをコンパイルします。

gcc hello.c -o hello

実行例の出力：

(コンパイルが成功した場合は出力なし)

プログラムを実行すると、コーディングの努力の成果が見える瞬間です。各成功した実行は、プログラミングの旅における小さな勝利です。

コンパイル済みのプログラムを実行します。

./hello

実行例の出力：

Hello, World

「Hello, World」のメッセージが表示された場合、おめでとうございます！あなたは今、最初の C プログラムを書き、コンパイルし、実行しました。この成果は、あなたのプログラミングの冒険の始まりを示し、より複雑で興味深いコーディングのチャレンジの扉を開きます。

まとめ

この実験では、まず C プログラムの基本構造を見直し、ヘッダーと main 関数に焦点を当てました。ヘッダーファイルが追加機能を提供し、main() 関数がプログラムのエントリポイントであることを学びました。また、C プログラムをコンパイルして実行するために必須の GCC（GNU Compiler Collection）コンパイラをインストールしました。