gcc を着火した cc の祖先 ── 最初の C コンパイラは、どう自分を作ったか
第3回で「最初の gcc は、そのマシンの既存の cc で着火した」と言い、その cc の祖先へ、と予告しました。祖先とは、1970年代初頭に Dennis Ritchie が書いた最初の C コンパイラです。でもここで、輪はいちばん深いところに来ます ── C コンパイラは C で書かれている。なのに C が世界にまだ1つも無い。 借りてくる「既存の C コンパイラ」すら存在しない。ではどうやって? 答えは、いきなり C を書いたのではなく、すでにあった B という言語から、C を少しずつ育てたのです。
C は白紙から設計された言語ではありません。系図はこうです ── BCPL →（Ken Thompson が）B →（Dennis Ritchie が）C。1970年に PDP-11 が入ると、B の「型が無い・語（ワード）単位」という性質が、バイト単位の PDP-11 に合わない。そこで Ritchie は B に型（char・int など）を足し始めます。この途中の言語は NB（New B）と呼ばれましたが、あまりに短命で、まともな仕様書も残っていません。B に型が生え、機械語を吐くように改造されていくうちに、それは C になっていました。
第3回の gcc は「既存の cc を1つ貸してくれ」で済みました。借りる相手がいたからです。でも最初の C コンパイラには、借りる相手がいない。C はまだ存在しないのだから。これが自己ホスティングの鶏と卵の、最深部です。
解けないように見えるのは、「完全な C コンパイラを、何も無い所から一気に作る」と思うから。実際はそうしません。すでに動く小さな言語（B）から始め、コンパイラに機能を1つ足しては再コンパイルし、扱える言語を少しずつ広げていく。各段は、1つ前の段のコンパイラだけで作れる。無から C を作るのではなく、B を C へ連続変形させるのです。
この「育て方」を、階段で見ます。下の図のスライダーを進めてください。各段で、コンパイラが書かれている言語と、コンパイラがコンパイルできる言語が、追いかけっこしながら上がっていきます。両者が C で出会った瞬間が、自己ホスティングの成立です。
① コンパイラに新機能（型・構造体…）を足す。② 今のコンパイラで再コンパイルする。③ すると、その新機能をコンパイラ自身のソースコードでも使えるようになる。④ ①へ戻る。
この小さな輪を回すたび、言語もコンパイラも一段ずつ豊かになる。「作ったばかりの機能で、自分自身を書き直す」 ── 自己ホスティングならではの、雪だるま式の成長です。
やがて、C コンパイラはC で書かれ、C（自分のソース）をコンパイルできる地点に達します。こうなると、着火に使った B の種はもう要りません。第3回で stage1 を捨てたのと同じ ── 用ずみの足場は外す。1973年、Ritchie と Thompson はこの C で Unix カーネルそのものを書き直しました。下の図で、種を切って、C↔C の輪が自走を始める瞬間を見てください。
第0回で見た「gcc ← gcc ← gcc …」の自己ホスティングの輪。そのいちばん最初のひと回しが、この Ritchie の C コンパイラです。gcc の輪も、あなたが今使うコンパイラの輪も、元をたどればここで点火された同じ輪の続き。C が「自分で自分をコンパイルできる」言語になった瞬間が、その後の全部の起点でした。
「B から育てた」で C の鶏と卵は解けました。でも当然、次の問いが待っています ── では、その B は何が作ったのか? B もまた、いきなり存在したわけではない。B は BCPL から来て、PDP-7 のアセンブリの上で動いていました。輪の外の手は、まだ下にあります。次回、B と BCPL、そして「中間コード（O-code）」へ。
(1) 「最初の C コンパイラはアセンブリで書かれた」と紹介されることがありますが、より正確には ── C コンパイラは B のコンパイラから連続的に進化したもので、Ritchie が B のコンパイラに型を足し機械語出力へ改造していく過程で C になりました。その土台（B の処理系）は PDP-11 のアセンブリやスレッデッドコードに支えられています。「B から育った」と「下にアセンブリがある」は両立します。
(2) 「機能を足して再コンパイル」という自己育成ループは実在の手法ですが、実際の1971〜73年の作業はもっと込み入っていて、ここでは骨格を理想化して描いています。(3) 自己ホスティングでも、実行時ライブラリや起動処理などにアセンブリは残ります。「C だけで完結」という意味ではありません。(4) NB は短命で資料が乏しく、B→C の細部には諸説あります。
gcc を着火した cc の祖先は、Ritchie の最初の C コンパイラ。ここで自己ホスティングの鶏と卵は最深部に達する ── C コンパイラは C で書かれているのに、借りる相手の C コンパイラが世界に無い。解けたのは、「完全な C を無から作る」のをやめたから。系図 BCPL→B→C のとおり、すでに動く B のコンパイラに型・機械語出力・構造体を足しては再コンパイルし、扱える言語を C まで連続変形させた。
「作ったばかりの機能で自分自身を書き直す」自己育成ループを回すうち、C コンパイラは C で書かれ C をコンパイルできる地点に達し、着火用の B の種は退場（stage1 を捨てるのと同じ）。1973年、この C で Unix カーネルが書き直された。第0回で見た自己ホスティングの輪は、ここで点火された。── でも輪はまだ下へ続く。その B は何が作ったのか? 次回、B と BCPL、そして中間コード O-code へ。
印刷 / PDF 化：⌘+P（Windows は Ctrl+P）。画面では図1のスライダーで言語拡張の階段を、図2のボタンで種(B)の退場と C↔C の自走を試せます。「答えを見る」で解答が開きます。