Windows環境でのC言語：プログラムの作成から実行まで

1. C言語プログラミングの準備

1.1 この資料で学ぶこと

本資料では、C言語のプログラムをWindows環境で作成し、実行する方法を学ぶ。具体的には、次の二つを行う。

• C言語のソースコードをコンパイルし、実行ファイル（.exe）を生成する
• キーボードから入力された文字のバイト数を数えるプログラムを作成する

扱うプログラムは、文字列を出力する「Hello, World!」プログラムと、キーボードからの入力を処理するプログラムである。ここで学ぶ操作と手順は、C言語プログラミングの基礎となる。

1.2 使用する道具

本資料では、Windowsに標準で搭載されているメモ帳と、無料で入手できるVisual Studio Build Toolsを用いる。これらにより、有償ツールを用いずにC言語プログラミングを行うことができる。

1.3 重要概念

本資料を読み進める前に、以下の用語を確認しておく。

• テキストエディタ（メモ帳）: 文字を入力・編集するためのソフトウェア。本資料ではWindowsに標準で搭載されている「メモ帳」を用いてプログラムを記述する。
• ソースコード: 人間が読み書きするC言語のプログラム。本資料ではファイル名の末尾に「.c」を付けて保存する。
• コンパイル: ソースコードを機械語（CPUが実行できる形式）に変換する処理。C言語では実行前にこの変換が必要である。
• コンパイラ（cl）: コンパイルを行うプログラム。本資料ではMicrosoft Visual C++のコンパイラ「cl」を用いる。
• コマンドプロンプト: 文字で命令を入力する画面。コンパイラのインストール、および作成したプログラムのコンパイル・実行に用いる。
• 拡張子（.c）: ファイル名末尾の、ファイルの種類を表す部分。C言語のソースコードであることを示すために、保存時に「.c」を指定する。
• 実行ファイル（.exe）: コンパイルによって生成される、直接実行可能なファイル。

1.4 コンパイルとは何か

C言語では、作成したソースコードをそのまま実行することはできない。実行する前に、ソースコードを機械語（CPUが実行できる形式）に変換する必要がある。この変換処理を「コンパイル」と呼ぶ。

本資料では「コンパイル」と総称するが、内部的には二つの段階に分かれる。一つはコンパイラによる機械語生成（オブジェクトファイル .obj の作成）であり、もう一つはリンカ（オブジェクトファイルを結合して実行ファイルを作るプログラム）による実行ファイル生成（.exe の作成）である。

1.5 作業全体の流れ

プログラムの作成から実行までは、次の手順で進む。ここでは流れの全体像を示すにとどめ、実際の操作は第4章以降で順を追って行う。この時点で手元のPCでコマンドを実行する必要はない。

1. メモ帳でソースコードを作成し、ファイル名「hello.c」で保存する
2. コマンドプロンプトで cl hello.c を実行してコンパイルする（実行ファイル hello.exe が生成される）
3. コマンドプロンプトで hello.exe を実行する

ソースコードを修正した場合は、再度コンパイルしてから実行する。なお、ここで用いている「hello.c」の具体的な中身は、第5章で作成する。

1.6 本資料の読み方

本資料は、第4章で開発環境を構築し、第5章でソースコードを作成、第6章でコンパイル・実行する流れで構成されている。第2章および第3章は概念とコード例の紹介であり、この時点で手元のPCでコマンドを実行する必要はない。

• 本資料の主たる学習対象は、Windowsの「メモ帳」と「Visual Studio Build Tools」を用いたローカル環境でのC言語プログラミングである。第4.1節で紹介するオンライン環境（Online GDB、C Tutor）は参考情報である。
• 前述のコンパイルの二段階（オブジェクトファイルの作成と実行ファイルの作成）のうち、第8.4節で扱うリンクエラーは、後者の実行ファイル生成の段階で発生するエラーである。

2. コンパイルとは何か

C言語では、実行前にソースコードを機械語（CPUが実行できる形式）に変換する。この変換処理を「コンパイル」と呼ぶ。

作業手順

1. ソースコードを作成する（hello.c）
2. cl hello.c でコンパイルする（hello.exe が生成される）
3. hello.exe で実行する

ソースコードを修正した場合は、再度コンパイルしてから実行する。

上記の手順は概念把握のための説明であり、実際の操作は第4章以降で順を追って行う。この時点でコマンドを実行する必要はない。

3. 最初のプログラム

#include <stdio.h>

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

各行の役割

上記のソースコードをテキストエディタで作成し、hello.cという名前で保存する。具体的な保存手順は第5章で説明する。

4. 開発環境の準備

4.1 オンライン環境（参考）

インストールを行わずに、ブラウザ上でコンパイルと実行ができる。本資料の主たる学習対象はローカル環境（4.2節）であり、オンライン環境は参考として紹介する。

• Online GDB: https://www.onlinegdb.com/
• C Tutor: https://pythontutor.com/c.html

4.2 ローカル環境の構築

所要時間とディスク容量の目安：インストールには概ね30〜60分、ディスク容量は8〜10GB程度を要する。ネットワーク環境および端末性能により変動する。

1. 管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmdと入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。
2. winget（Windowsに標準搭載されているパッケージ管理ツール。ソフトウェアのインストールや更新をコマンドで行う）が利用可能か確認する。

   winget --version

   

3. 以下のコマンドを、手順1で起動した管理者権限のコマンドプロンプトで実行する。

   REM VC++ ランタイム
   winget install --scope machine --id Microsoft.VCRedist.2015+.x64 -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet /norestart"
   
   REM Build Tools + Desktop development with C++（VCTools）+ 追加コンポーネント（一括）
   winget install --id Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools --accept-source-agreements --accept-package-agreements ^
       --override "--passive --wait --norestart --add Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools --includeRecommended --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.Clang --add Microsoft.VisualStudio.ComponentGroup.ClangCL --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CMake.Project --add Microsoft.VisualStudio.Component.Windows11SDK.26100"

   上記のコマンドでは、まずVC++ランタイム（Visual C++再頒布可能パッケージ。C++プログラムの実行に必要な共通ライブラリ）をインストールし、続いてBuild Tools本体と以下のコンポーネントを--overrideオプションにより一括して追加する。なお、--includeRecommendedを指定すると推奨コンポーネントが自動的に含まれるため、下記のうちCMakeツールやWindows 11 SDKは個別指定が重複する場合があるが、明示しておいても支障はない。

   • VCTools：C++デスクトップ開発ワークロード（--includeRecommendedにより、MSVCコンパイラ、C++ AddressSanitizer、vcpkg、CMakeツール、Windows 11 SDK等の推奨コンポーネントが含まれる）
   • VC.Llvm.Clang：Windows向けC++ Clangコンパイラ
   • ClangCL：clang-clツールセットを含むコンポーネントグループ（MSBuildからClangを用いるために必要）
   • VC.CMake.Project：Windows向けC++ CMakeツール
   • Windows11SDK.26100：Windows 11 SDK（ビルド10.0.26100系）

   インストール完了後、以下のコマンドでインストール状態を確認できる。

   winget list Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools

   上記以外のコンポーネントが必要になった場合は、Visual Studio Installerから個別にインストールできる。

4.3 インストールの確認

インストール完了後、スタートメニューから「x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022」（コンパイラclが使える状態で起動する専用のコマンドプロンプト）を検索し、起動できることを確認する。スタートメニューに表示されない場合は、Windowsを再起動するか、Visual Studio Installerでインストール状態を確認する。

5. メモ帳でのプログラム作成と保存

5.1 メモ帳の起動

1. スタートメニュー（画面左下のWindowsマーク）をクリックする。
2. 「メモ帳」と入力する。

   

3. 「メモ帳」アプリが表示されるので、クリックして起動する。

5.2 プログラムの入力

第3章で示したプログラムを入力する（または貼り付ける）。

#include <stdio.h>

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

5.3 プログラムの保存

1. 「ファイル」メニューから「名前を付けて保存」を選択する。

   

2. 保存場所を選択する。本資料では「デスクトップ」を用いる。
3. 画面下の「ファイルの種類」を「すべてのファイル(*.*)」に変更する。
   • 初期設定の「テキスト文書(*.txt)」のままでは、ファイル名に自動的に「.txt」が追加され、「hello.c.txt」のようになる。これを防ぐため、「すべてのファイル(*.*)」に変更する。

   

4. ファイル名を「○○○.c」と入力する。
   • ○○○は任意の名前（例：hello）。
   • .cはC言語のソースコードであることを示す拡張子（ファイル名末尾の、ファイルの種類を表す部分）である。
5. 「エンコード」（または「文字コード」）で「UTF-8」を選択する。日本語を含まないソースコードであってもUTF-8で保存しておく。
6. 「保存」をクリックする。

6. コンパイルと実行

6.1 開発者コマンドプロンプトの起動

スタートメニューから「x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022」を選択する。これは、コンパイラclが使える状態で起動する専用のコマンドプロンプトである。通常のコマンドプロンプトではclが見つからないため、必ずこちらを用いる。

6.2 ソースコードのあるフォルダへ移動

cdコマンド（フォルダ間を移動する命令）を用いる。デスクトップに保存した場合は、以下のように入力する。

cd /d "%USERPROFILE%\Desktop"

または、ユーザー名を直接指定する場合は以下のとおりである。

cd /d C:\Users\ユーザー名\Desktop

フォルダ名にスペースや日本語が含まれる場合は、「"」で囲む。例：

cd /d "C:\Users\ユーザー名\Desktop\C言語練習"

6.3 コンパイル

cl hello.c

正常時には、概ね以下の出力が表示される（バージョン番号などは環境により異なる）。

Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version XX.XX.XXXXX for x64
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

hello.c
Microsoft (R) Incremental Linker Version XX.XX.XXXXX
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

/out:hello.exe
hello.obj

/out:hello.exeが表示され、errorを含む行が無ければコンパイル成功である。warning（警告）のみであれば実行ファイルは生成されるが、内容を確認する。errorが表示された場合はソースコードに誤りがあるため、第8.1節を参照して修正する。

6.4 実行

hello.exe

Hello, World!が表示されれば実行成功である。

プログラム名は作成時に付けた名前を用いる。大文字と小文字は区別されるため、「Hello.c」と「hello.c」は異なるファイルとして扱われる。

7. キーボード入力のプログラム

キーボードから入力された文字のバイト数を数えるプログラムを作成する。

下記のソースコードでは、変数cをint型で宣言している。これは、入力の終わりを表すEOF（通常は-1）と、通常の文字（0〜255）とを区別して受け取るためである。char型ではEOFを正しく判定できない場合がある。

#include <stdio.h>

int main() {
    int c;
    int count = 0;

    while ((c = getchar()) != EOF) {
        count = count + 1;
    }

    printf("バイト数: %d\n", count);
    return 0;
}

各行の解説

実行例

cl count.c
count.exe

a b c d
^Z
バイト数: 8

入力の終わりを伝えるには、行の先頭でCtrl+Zを押し、Enterを押す（上の実行例の^ZはCtrl+Zの入力を表す）。Ctrl+Zを行の途中で押した場合、Windowsのコンソールではキーボードからの入力の終わり（EOF）として扱われない。

実行例の読み解き：入力「a b c d」＋改行は、半角文字a、空白、b、空白、c、空白、d、改行の合計8バイトである。空白（半角スペース）と改行も1バイトとして数える。

日本語を入力した場合の注意：本プログラムはgetcharによる読み取り回数（バイト数）を数える。入力がUTF-8で渡される環境では、日本語1文字は3バイト程度になるため、出力されるバイト数は文字数と一致しない。文字数を数える場合は、別途マルチバイト文字（複数バイトで1文字を表す文字）を考慮した処理が必要となる。

8. よくあるエラーとその対処法

8.1 コンパイルエラー

エラーメッセージには行番号が含まれる。該当行を確認して修正し、再度コンパイルする。

例：hello.c(5): error C2065: 'prntf': undeclared identifier

→ 5行目のprntfが誤り（正しくはprintf）である。

例：hello.c(4): error C2146: syntax error: missing ';' before identifier 'return'

→ 4行目の末尾にセミコロンが欠落している。

8.2 「'cl' は内部コマンドまたは外部コマンド...」と表示される場合

• 通常のコマンドプロンプトではなく、「x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022」を用いる必要がある。
• スタートメニューから「x64 Native Tools」と検索して起動する。

8.3 「No such file or directory」または「ファイルが見つかりません」と表示される場合

• cdコマンド（フォルダ間を移動する命令）でフォルダを正しく移動できていない可能性がある。
• 「dir」と入力してEnterを押すと、現在のフォルダの内容（ファイルやフォルダの一覧）を確認できる。
• 目的のファイル（例：hello.c）が表示されることを確認する。
• ファイル名の拡張子が「.c.txt」のようになっていないか確認する（保存時に「すべてのファイル」を選択していない場合に発生する）。エクスプローラで拡張子が非表示になっている場合は、エクスプローラの「表示」メニューから「ファイル名拡張子」を有効にすると確認しやすい。

8.4 リンクエラー（LNK2019, LNK1120など）

リンクエラーは、コンパイラが生成したオブジェクトファイル（.obj）から実行ファイル（.exe）を作るリンク段階で発生するエラーである。関数の呼び出しに対応する実体が見つからないときに生じる。

• 関数名のスペルミスがないか確認する。
• 必要なヘッダファイル（#include文）が記述されているか確認する。

8.5 「アクセスが拒否されました」と表示される場合

• 同名の実行ファイル（.exe）が実行中の場合に発生することがある。
• 実行中のプログラムを終了してから再度コンパイルする。
• 管理者権限でコマンドプロンプトを起動する方法もある（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmdと入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

8.6 文字化けが発生する場合

• ソースコード内に日本語を含む場合、文字コードの問題で文字化けやコンパイル時の警告（C4819など）が発生することがある。
• メモ帳で保存する際、保存ダイアログ下部の「エンコード」で「UTF-8」を選択する。
• 実行時にコマンドプロンプトの出力が文字化けする場合は、コマンドプロンプトでchcp 65001を実行してコードページ（コマンドプロンプトが文字を解釈する際の文字コード設定）をUTF-8に切り替えてから、再度プログラムを実行する方法がある。

9. まとめ