【初心者向け】C言語とは?できることや他言語との違いなどをわかりやすく解説

【初心者向け】C言語とは?できることや他言語との違いなどをわかりやすく解説

C言語について知りたい初心者・入門者を対象に、C言語の特徴や基本的な概念をわかりやすく解説していきます。

非常に古いプログラミング言語であるC言語は、登場から約半世紀経つ今も多くの分野で活用されており、さまざまなC系言語によるシステム開発の基礎ともいえます。ハードウェアの制御からソフトウェア開発まで、現在IT分野で行なわれていることの大半がC言語で可能となる汎用性の高い言語です。

しかし、C言語はプログラミング言語の黎明期に登場した言語であるため、その体系や構造は難しく、ハードウェアに関する知識も求められる、難易度の高い言語となっています。

そのため、スキルアップのためにC言語を勉強したいと思っても、C言語が一体どのようなものなのかわかりづらく、どのようにして学習を進めればいいのかわからないことも多いでしょう。

今回はC言語について知りたい初心者・入門者を対象に、C言語の特徴や基本的な概念をわかりやすく解説していきます。

C言語とは?

C言語とは?

C言語は1972年にAT&Tベル研究所で開発された汎用プログラム言語です。UNIXといわれるOS(オペレーティングシステム)を開発するために作られた言語で、高水準言語の特徴を持ちながら、メモリ管理などのハードウェアの制御が行なえる低水準言語としても動作します。

そのため高い汎用性を持ち、特にハードウェアに密着した処理を必要とする分野での処理を得意とするのが特徴です。

OSから基幹系システム、ロボットなどの制御系、IoT機器への組み込み、宇宙開発など、動作環境の資源制約が厳しい、あるいは実行速度性能が要求される条件での開発を中心に、スマホアプリ開発やソフトウェア開発まで幅広い分野で活用されています。

その汎用性の高さから、2020年でもプログラミング言語人気ランキングでC/C++が上位になることがあるほど人気が高い言語です。

C言語の特徴

C言語の特徴として、おもに以下の4つの点が挙げられます。

手続き型言語

手続き型言語であるC言語は、構造がシンプルです。現在多くの言語で採用されているオブジェクト指向と比較すると、上から下に処理が流れていくことが多いためソースコードの流れを理解しやすいという特徴があります。

処理速度が速い

実行にコンパイルを必要とするコンパイラ言語であり、特にC言語はコンパイラ言語のなかでも処理速度は最速ともいわれています。速度が速いためエッジAIなどの端末に組み込むタイプのAIなどでも活用できます。

どのような環境でも実行できる

C言語は、そもそもマルチプラットフォームであるため、環境に依存せずに実行できます。そのため、実行環境に縛られず同じコードを異なる環境でコンパイルして使用できます。

また、どのような実行環境にも実装できるため、特に組み込みの分野で強みを発揮します。

さまざまな分野に応用されている(OS、組み込み制御機器、IoT、ロボットなど)

OS開発からソフトウェア、スマホアプリ、組み込み制御機器、車載機器、IoTやAI、ロボットの制御など、非常に多岐にわたる分野でC言語が採用されています。

特に制約が厳しいハードウェアへの組み込みや開発に強く、人工衛星や宇宙ステーションの制御などにも使用されています。

C++やJavaとの違い

C言語はメモリの制御まで記述する必要があるなど、ハードウェアまで制御可能な言語であるため、プログラミング言語の規則を学ぶだけでなく、コンピューターを構成するメモリやCPUといったハードウェアに関する周辺知識も必要とされます。

現在メジャーになっているJavaやC++などの他の言語では自動で処理している機能も、処理内容を理解して自分でコーディングする必要があるので、言語の知識以上にさまざまな知識を要求されるという点もあり、習得難易度は高くなります。

一方でC言語は半世紀近い歴史がある言語のため、参考書や学習サイトも多く、開発者も全世界に大勢存在するため、学習をサポートする環境は他の言語よりも充実しているといえるでしょう。

また、JavaやC++をはじめとするメジャーなプログラム言語は、C言語に影響を受けて開発されているものも多く、C言語を習得すれば他のプログラミング言語の学習も容易になります。

C言語でできること - 具体例を3つ紹介

前述したとおり、C言語は汎用性の高さが特徴です。そのため、既存のシステムの保守運用以外にも、広範な最先端分野で開発言語として採用されています。

代表的な例を具体的に3つご紹介しましょう。

OS(オペレーティングシステム)

C言語はハードウェアの制御が可能であるため、細かなハードウェアの管理を必要とするOS(オペレーティングシステム)の開発に用いられています。

C言語によって開発されたOSの代表例としては、Mac OS XやLinuxの中核を担っているLinuxカーネルがあります。他にも、組み込み系のOSなどに使用されています。

IoT/AI

近年需要が拡大しているIoTやAIの分野でもC言語が使用されています。AIというと機械学習や人工知能の開発に強いPythonのイメージがありますが、組み込みに使用されるエッジAIの場合、ハードウェア的にリソースが少ない端末にAIを組み込む必要があるため、実行ファイルのサイズが小さく、処理速度が高速なC言語が選ばれることがあります。

同様にIoT機器もハードウェア的な制約が大きく、加えて持続的な電源供給がない場所で長期間使用されることもあるため、省電力である必要があります。その点においても、ハードウェアの制御まで踏み込んでプログラミングできるC言語は他の言語よりも強みがあります。

基幹系システム

基幹系システムは、万一障害が発生するとその損害は膨大なものです。そこで、長い歴史のなかで積み上げられた信頼と実績があるC言語は、安定性と処理速度が高速である特徴を生かして、基幹系システムの開発に使用されています。

基幹系システムは処理が集中することもあり、高速で処理しながらシステムダウンを避けられるC言語は最適なプログラミング言語といえます。

C言語はこんな人におすすめ

これからプログラミング言語を学ぼうと考えている場合、キャリアを目指したい分野や目標によってはC言語がおすすめです。C言語は習得のハードルが高い言語であることはすでに説明したとおりですが、古い言語でも最先端で活用されているため、最新の分野を目標とする場合、C言語を選択するのが最適な場合も少なくありません。

具体的にどのような分野にC言語が適しているのか、分野別にご紹介しましょう。

IoT/AIをやりたいと考えている人

モノのインターネットと言われるIoTやエッジAIは、通信網が5Gで強化されることで、これからさらに需要が伸び、人気が高くなると予想されています。

最先端のIoT/AIの分野に挑戦したい人にとって、組み込みに強く、ハードウェアの制御が得意なC言語は必須ともいえる言語といえます。

プログラムの基本をしっかり学びたい人

C言語は歴史が長い言語であり、プログラミングについて基礎から学ぶことができます。スクリプト言語であるPHPやJavaScript、Rubyなどと比較して習得が難しいとされていますが、その分、ほとんどの言語では言語のコア部分で自動的に処理しているメモリ管理について理解を深めたり、より効率の良いプログラムの書き方などを他の言語よりも詳しく学んだりすることができます。

C言語が向いていない人

一方でC言語の学習に向いていない人もいます。C言語は汎用言語であり、知識が伴えばどのような分野でも開発を行なえますが、現在は各分野に対し適した言語が開発されているため、必ずしもC言語が最適な選択であるとは限りません。

C言語が不向きである分野について、いくつか紹介していきましょう。

Web系の仕事がしたい人

Web系の開発では多くの場合、PHPやRuby、Perlのようなスクリプト言語やJavaなどが使われています。サーバサイドの一部では大規模な処理を行なうCGIをC言語で記述することもありますが、決してメジャーな言語ではありません。

高速な処理が必要となるクラウドAIを扱う分野では多少の需要がありますが、一般的なWebのフロントエンドやサーバサイドを開発したい場合は、C言語よりも主流であるPHPなどのスクリプト言語のほうがよいでしょう。

個人開発がしたい人

その他の言語と比べて習得の敷居が高いため、簡単にアプリケーションを作成してプログラミングで遊びたいという用途であれば、C言語はあまりおすすめできません。

C言語は他の言語では自動的に処理しているメモリ管理をはじめとしたさまざまな処理を自分でコーディングし、ハードウェア知識まで踏み込んで理解しなければアプリケーションを作成できません。そのため、目的とするアプリケーションの開発に到達するまでの学習時間が長くなるため、途中で挫折しやすいのです。

また、C言語の強みである処理速度を重視して、しっかり設計して作る場合でないと、あえてC言語を選択した良さが出てきません。

現在はハードウェアの性能も大きく向上していることから、多少の処理速度の違いであれば体感で大差ないこともあり、個人的なアプリ開発であれば他の言語のほうがよいでしょう。

C言語を学ぶには

C言語の習得難易度は非常に高い部類に入るため、プログラミング初心者が完全な独学で勉強するのはおすすめできません。

古い言語であるため、書籍やオンラインに多くの資料やアーカイブがあり、自習するためのリソースも豊富にありますが、英語で記述されているものも多く、独学で進めると挫折しやすいためです。

すでに他の言語を習得しプログラミングを経験している人であればWebサイトや書籍から学習することも可能ですが、初心者にはスクールがおすすめです。

スクールに通う

基礎的な部分から学ぶには、スクールに通ってしっかりとカリキュラムに沿った学習を進めるのが最も効率的です。C言語は実務で使われるプログラミング言語のなかでも上位にランクインするほど人気が高く、スクールでも取り扱っていることが多いため、スクールやコースの選択肢は豊富です。

書籍やWebサイト

他のプログラミング言語の経験がある人であれば、書籍やWebの解説サイトなどを参考に基本を固める方法があります。

ある程度言語に対して理解が進んだら、ソースコードをもとに実際に動かしながら学習を進めます。可能であればコミュニティなどでソースコードを公開して、経験者からフィードバックをもらうとより効率的です。

専用キットを使う

コンピューターに必要とされる最低限の基幹部品を1枚の回路基板に搭載した、シングルボードの専用キットを使うのも効果的です。子供が実際に触れて学習できるように開発されたもので、プログラミング入門キットとしての優秀さから子供に限らず大人まで愛好家が広がっています。

遊びながら楽しんで学習でき、実用性もあるため、C言語の習得を進めるうえで挫折しにくいのもおすすめのポイントです。

C言語は世界中で利用される歴史あるプログラム言語

C言語は世界中で利用される歴史あるプログラム言語

C言語は非常に古く、その安定性とハードウェア制御や高速な処理能力などの優れた特徴から、世界中の開発者に支持されてきたプログラミング言語です。

習得にかかる時間や難易度は他の言語と比較すると高くなっていますが、後続となる多くの言語に影響を与えているC言語を習得すれば、他のプログラミング言語の学習が格段に容易になるという利点もあります。

プログラミング初心者でもスクールやRaspberry Piなどを活用すれば挫折せずに習得できるため、ぜひ挑戦してみてください。

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