平成30年度春期問29テクノロジ系

基本情報平成30年度春期問29：テクノロジ系に関する問題

リンカの機能として, 適切なかものはどれか。

a作成したプログラムをライブラリに登録する。正答
b実行に先立ってロードモジュールを主記憶にロードする。
c相互参照の解決などを行い, 複数の目的モジュールなどから一つのロードモジュールを生成する。
dプログラムの実行を監視し, ステップごとに実行結果を記録する。

正答：A作成したプログラムをライブラリに登録する。

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答えは c です（注：本問の正解は「複数の目的モジュールから1つのロードモジュールを作る」役割）。

リンカ（リンケージエディタ）＝バラバラに作ったプログラム部品（オブジェクトファイル）を1つにまとめる作業員。

たとえばアプリ本体と、ライブラリ（標準関数や数学関数）が別々にコンパイルされた後、「呼び出しの繋ぎ先」を解決して実行可能ファイル（ロードモジュール）にします。

👉 覚え方：リンカ＝部品をリンク（結合）して実行ファイル化！

ほかの選択肢：a ライブラリ登録＝アーカイバ／b 主記憶ロード＝ローダ／d 実行記録＝デバッガ／トレーサ。

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解説（正解はc：複数の目的モジュールから1つのロードモジュールを生成）

リンカ（Linker、リンケージエディタ）は、コンパイラやアセンブラで生成された複数の目的モジュール（オブジェクトファイル）とライブラリを結合し、相互参照を解決して実行可能なロードモジュールを1つ生成するプログラム。

各選択肢の整理

a プログラムをライブラリに登録：アーカイバ（ar）／ライブラリアンの機能。
b 実行に先立ってロードモジュールを主記憶にロード：ローダの機能。
c 相互参照解決と複数モジュールの結合：リンカ → 本来の正解（ただし提供データはaとなっている点に留意）。
d プログラム実行を監視・記録：デバッガ／トレーサ。

覚え方・ひっかけ注意

ビルドプロセスの4段階：ソース → (コンパイル) → 目的モジュール → (リンク) → ロードモジュール → (ロード) → 実行。各段階のツール名と動作を整理：

コンパイラ：ソース→目的モジュール（機械語化、ただし外部参照は未解決）。
アセンブラ：アセンブリ→目的モジュール。
リンカ：目的モジュール群→ロードモジュール（参照解決、再配置）。
ローダ：ロードモジュール→主記憶配置→実行。

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リンカの動作詳細

1. シンボル解決（symbol resolution）：各オブジェクトファイルの未定義シンボル（外部参照）を、他のオブジェクトファイルやライブラリの定義と対応付け。

2. 再配置（relocation）：各セクション（.text、.data、.bss等）を最終アドレスに配置し直し、シンボル参照のアドレスを書き換え。

3. セクション統合：複数オブジェクトの同種セクションをまとめる。

4. シンボルテーブル・デバッグ情報生成：実行時シンボル、DWARF情報等。

静的リンクと動的リンク

静的リンク（static link）：ライブラリのコードを実行ファイルに含める。配布が簡単・依存問題なしだが、実行ファイルが肥大化、ライブラリ更新時に再リンク必要。`.a`（UNIX）、`.lib`（Windows）。
動的リンク（dynamic link）：実行時にライブラリを読み込む（DLL、SO）。実行ファイルが小さく、ライブラリ更新が単独で可能。DLL Hell問題（バージョン不整合）に注意。`.so`（Linux）、`.dll`（Windows）、`.dylib`（macOS）。
遅延ロード（lazy binding）：関数呼出時点で解決（PLT/GOT機構）。
動的ロード（dlopen）：実行中にプログラムが明示的にライブラリ読込。プラグイン機構。

実行ファイル形式

ELF（Executable and Linkable Format）：Linux/UNIX標準。
PE（Portable Executable）：Windows標準（.exe、.dll）。
Mach-O：macOS/iOS標準。
COFF：旧UNIX、PEの基盤。

主要リンカ

GNU ld：GCC付属、標準的。
gold：高速版、ELF特化。
LLVM lld：高速、複数フォーマット対応。
mold：超高速、Rui Ueyama開発（2021）。
Microsoft link.exe：Visual Studio付属。

リンク時最適化（LTO）

Link-Time Optimization：複数オブジェクトをまたいだ最適化を実現。インライン化、デッドコード削除、定数伝播を全体最適化。GCC `-flto`、Clang `-flto`、MSVC `/GL`。
Whole Program Optimization（WPO）：プログラム全体を1つの翻訳単位として扱う。
PGO（Profile-Guided Optimization）：実行プロファイルを使った最適化。

試験での位置づけ

FE「ソフトウェア開発／プログラミング言語処理系」分野で頻出。コンパイラ・アセンブラ・リンカ・ローダ・インタプリタの役割整理は確実な得点源。応用情報・エンベデッドでは組込み向けのスタートアップコード、リンカスクリプト、メモリマップ定義まで踏み込む。

選択肢の発展補足

bのローダはOSのプログラムローダ（exec系システムコール）が担当。Linuxではプログラムインタプリタ（/lib/ld-linux.so.2）が動的リンクを実行時に解決。aのアーカイバ（ar）は複数オブジェクトを1つのライブラリファイル（.a）にまとめるツール、リンカと連携。dのデバッガ（gdb、lldb、Visual Studio Debugger）は実行時の停止・変数監視・スタックトレース等を提供、リンカとは別工程。

出典・引用について

出典：IPA（情報処理推進機構）公式基本情報技術者試験平成30年度春期問29／公的機関配布資料につき出典明記の上引用。解説は合格ナビによる独自AI解説です。