なぜ実行ファイルが得られるのか理由がわかりません。

Question

＜環境＞
Windows10　64bit
MinGW
GCC

mingwにパスを通せたのですが、そのあと好奇心でCドライブのディレクトリに「自作MinGW」というファイルを作ってユーザー環境変数の新規変数に「自作MinGW」、値「C:\自作MinGW」を書き入れ
システム環境変数のPATHに「C:\自作MinGW」を書いた後、
コマンドプロンプトの方でコマンド　cd C:\自作MinGW から
載せましたソースコード

/* header files */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>


/* main */
int main(void) {
    double x = 2.0, y;
    int n = 4;

    y = scalbn(x, n);
    printf("scalbn(%.2f, %d) = %.2f\n", x, n, y);

    return EXIT_SUCCESS;
}

をコンパイルしたところ実行ファイルが得られました。
正直なところなぜ実行ファイルが得られたのかわかりません。
C:\自作MinGWのディレクトリにはヘッダファイルもなにも入っていません。あるのはソースコードだけです。
なぜ、ユーザー環境変数の新規変数に「自作MinGW」、値「C:\自作MinGW」を書き入れ
システム環境変数のPATHに「C:\自作MinGW」を書いただけでコマンドプロンプトで
C:\自作MinGW>へディレクトリを移りコマンド　gcc　C:\自作MinGW\std.cppから実行ファイルが得られるのか理由がわかりません。
前にも書きましたがC:\自作MinGWのディレクトリにはソースコードのみでヘッダファイルもなにも入っていないのに、ヘッダファイルが見つからないなどのエラーが出力されず実行ファイルが得られた理由がわかりません。

Answer 1

疑問が複数あるようなので、ひとつずつ分解しましょう。

1. ユーザー環境変数の新規変数に「自作MinGW」、値「C:\自作MinGW」を書き入れ

こちらについては、全くの無意味です。gcc、ならびに自作exeの動作に何らの影響も与えていません。
0. システム環境変数のPATHに「C:\自作MinGW」を書いた
これを行うことで、自作exeをパス指定なしで実行できるようになります。
0. ソースコード(中略)をコンパイルしたところ実行ファイルが得られました。
ソースコード内で、システムのヘッダのみ参照しているため、ヘッダパスなどを明示しなくてもヘッダファイルを見つけ、インクルードに成功しています。
0. C:\自作MinGWのディレクトリにはソースコードのみでヘッダファイルもなにも入っていないのに、ヘッダファイルが見つからないなどのエラーが出力されず実行ファイルが得られた理由がわかりません。
ヘッダファイルは、コンパイル時（つまりexe作成時）のみ必要となるものなので、exe実行時は必要ありません。

ほか、答えたりないところはありますでしょうか。

Comments

[carnage0216]

整理してくださりありがとうございます。
2に関してなのですが、システム環境変数のPATHに「C:\自作MinGW」を書いただけでヘッダファイルを参照してくれているとのことですが、自作MinGWのディレクトリにあるソースコードが参照しているヘッダファイルはMinGWのディレクトリにあるヘッダファイルでしょうか？
そのヘッダファイルを参照したため、自作MinGWに移ってもソースコードがコンパイルできたのですかね。
だとしても、自作MinGWとMinGWが環境変数でパスを通してだけで、自作MinGWがMinGWのヘッダファイルが参照できる原理がよくわかりません。

[kazto]

誤解があります。「システム環境変数のPATHに「C:\自作MinGW」を書いただけでヘッダファイルを参照してくれている」とは、私は一言も言っていません。理由は4番に記載した内容そのものです。

> 自作MinGWのディレクトリにあるソースコードが参照しているヘッダファイルはMinGWのディレクトリにあるヘッダファイルでしょうか？

その通りです。

> 自作MinGWがMinGWのヘッダファイルが参照できる原理がよくわかりません。

これは、GCCがデフォルトで参照するヘッダファイルパスを持っているからです。
ユーザがいちいちstdio.hがどこにあるかを気にしてコンパイルしなくてすむような便利機能とでもお考えください。

[carnage0216]

うまく理解できてなくてごめんなさい。
なるほど4のおかげでmingwにあるヘッダファイルが使えるわけでしたか。
確かに便利です。

[carnage0216]

どうもありがとうございます。

Answer 2

mingwにパスを通せたのですが

これ。
mingwにパスが通っているから。

Comments

[carnage0216]

解答ありがとうございます。
mingwのパスが通ったとはいえ
ユーザー環境変数の新規変数に「自作MinGW」、値「C:\自作MinGW」を書き入れ
システム環境変数のPATHに「C:\自作MinGW」にどのように影響してディレクトリ自作MinGWに移ってもGCCが実行できるのかわかりません。

[ttyp03]

明確な文書を探そうと思ったのですが、見つからなかったので推測で。
<>で括るシステムヘッダーファイルは、おそらくgccがあるフォルダを基点に、自動的に探しに行くものと思われます。
下記リンク先にあるように-vオプションをつけてコンパイルすると、どのような環境で動いているのかわかるとのことです。
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/4149026.html

[carnage0216]

どうもありがとうございます。

[asm]

> 明確な文書
http://www.mingw.org/wiki/IncludePathHOWTO
かな

[carnage0216]

asmさん、どうもありがとうございます。

Answer 3

GCCはヘッダファイルの場所を知ってます。それだけ。
オプションで追加のヘッダファイルディレクトリを指定することもできますが、gccはgccをインストールしたときに(インストーラが)設定した「デフォルトの、ヘッダファイルを置いてあるディレクトリ」も見に行きます。

なお、PATHはgcc.exeを探すのに使う環境変数であってヘッダファイルとは無関係、というのは他の方が解説済みですね。

Answer 4

環境変数はPATHだけではありません。あなたの興味はPATHにしかないかも知れませんが、だからといってPATH以外を無視して勝手にPATHだけの話のつもりになっていいものでもないでしょう。

で、そもそもPATHってなんでしたっけ。
コマンド名を与えられたシェルが、PATHに書いてあるディレクトリ群をコマンド名探索の候補とするもの。それ以上でも以下でもないです。「ソース」も「ヘッダ」も関係ありません。

PATHに書いてある順にディレクトリを探索し、与えられたコマンド名で実行可能なものがないか順次探していって、最初に見つかったものを実行します。自作なんちゃらにgccがなかったですか。ではPATHに書いてある次のディレクトリを探しましょう。途中で他のディレクトリを探して見つからなかった、としても次を探します。たどり着いたC:\MinGW\binにgcc.exeがありましたか。ではそれを実行します。PATHの役割はここまで。gcc.exeは、実行ファイルの位置を基準に標準のヘッダやライブラリを探索してよろしくコンパイルを実行します。ここにはPATHは絡みません。

以上、この仕組みになにか疑問な点がありますか?

勝手に違う事柄を関連付けないこと。規則・事実だけを、認識して下さい。