プログラミングで使う「C言語」とは?ビギナー向けに徹底解説!

日本語や英語など、私たち人間が多様な言語を使うように、プログラミングにおいてもさまざまな言語があります。

今回紹介するのはそのうちの一つ、「C言語(シーげんご)」です。

プログラミングをはじめたばかりだと、

「C言語ってどんな言語なの?」
「どんなものを作れるの?」

という疑問が浮かぶのではないでしょうか?

その疑問をここで解消していきましょう。

記事で詳しくお話ししますがC言語は学びが多いうえに需要もあるため、勉強していけばプログラマーとして確実にレベルアップできます。

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プログラミングで使う「C言語」とは?

まずはそもそもC言語がどういう言語なのかを知っていきましょう。

ここではC言語の特徴やメリットなどを紹介していきます。

C言語の概要

C言語は1972年に開発されたプログラム言語です。

UNIXというOS(パソコンを動かす重要なソフトウェア)を開発するために作られました。

それ以降プログラミングの世界で長きにわたって主流の言語とされ、幅広い分野で活用されています。

そのためかプログラミングを教える専門学校などのカリキュラムでも、C言語が採用されることが多いです。

また近年人気のプログラミング言語であるJava(ジャバ)やC++(シープラスプラス)、C#(シーシャープ)などのモデルになっていることからも、その存在の大きさがうかがえます。

C言語の特徴

C言語には、大きく分けて3つの特徴があります。

まず1つめは、人間が扱いやすい「手続き型言語」だということです。

手続き型言語で書かれたプログラムでは上から順番に処理がおこなわれていくため、流れがわかりやすいのがメリットといえます。

2つめに優れた処理スピードが挙げられます。

C言語の記述では、コードをコンピュータが理解できるよう翻訳する「コンパイル」という作業を必要とします。

このコンパイルが、高速処理を可能にしているのです。

3つめの特徴は環境を選ばないことです。

C言語はいかなる環境下でも同じように動作するよう設計された、いわゆる「マルチプラットフォーム」対応の言語です。

そのため環境に依存しない安定した働きをしてくれます。

C++、C#との違い

プログラミング言語のなかには、C言語と似ている「C++」や「C#」というものがあります。

なんともややこしい名前で、混乱してしまいそうですね。

今のうちにしっかり区別しておきましょう。

まずC++は、C言語を発展させて開発したプログラミング言語です。

C言語との関係性は「兄弟」といったところでしょうか。

「オブジェクト指向」という考え方を盛り込んだことで、それまで難解だったプログラミングをいくぶん容易にしました。

一方C#は、C++から発展したJavaがさらに発展した言語です。

Javaの長所を引き継ぐ形で開発されたC#には、C言語の面影はあまり残っていません。

むしろC++に似ているといえます。

C言語とは「親戚」のような関係性、ということですね。

C言語を学ぶメリット

C言語を学ぶことのメリットを3つ挙げていきます。

1つめはコンピュータを深く理解できることです。

C言語はCPUやメモリといった、ハードウェア部分と密接な関わりをもちます。

そのためプログラミングの過程で、コンピュータがどんな仕組みで動いているのかを学ぶ機会が生まれるのです。

2つめは、たいていのものが開発可能になることです。

詳しくは後述しますがC言語はしばしばOSの開発に使われています。

そのためOSへの理解が深まり、さらに関連してシステムや組み込み・ハードウェアなど広い分野に触れる機会も生まれるでしょう。

そのほかにも、さまざまなものを高速で動くよう開発できます。

3つめは、他の言語学習にも役立つことです。

上記の通りC言語を学ぶことでコンピュータへの理解が深まります。

またC++などはC言語をベースにしていることから、C言語を学んでおくことで他の言語への移行が比較的楽になるといえます。

C言語の需要・働き方

お金を稼ぐことを見据えてプログラミングを勉強するならC言語に需要があるか、またどんなふうに働くのかも気になるところでしょう。

C言語は活躍の幅が広いため、安定した需要があるといえます。

組み込み系のシステムだけでも家電・自動車・航空機など広い業種で活用されています。

またIoT機器など今後伸びるとされている分野にも携われるため、将来的にもあちこちから求められるでしょう。

そしてC言語の汎用性の高さゆえに、求人募集も幅広いです。

通信系や汎用系、組み込み・制御系、オープン系などがあり、比較的規模の大きい案件も多く含まれます。

主な働き方は、企業に常駐しながらの開発となることが多いでしょう。

C言語を使って開発できるもの

C言語は汎用性が高くいろいろなものを開発できるということは、すでにお伝えした通りです。

そのなかでも代表的なものを4つ、ここで紹介していきます。

何を開発するかは一つのゴール地点となるので、ぜひおさえておきましょう。

OS

もともとOSの開発を目的に作られただけあって、現在でもOSの開発現場でC言語は採用されています。

ハードウェアの制御に強みがあるC言語は、細かなハードウェアの管理を必要とするOSの開発と相性がいいわけです。

具体例としては、AppleのMacに搭載されている「MacOS X」、Linuxの「Linuxカーネル」などが挙げられます。

数あるソフトウェアのなかでもOSは最高峰の存在とされており、それだけ知識や技術が要求されます。

開発難易度は相当に高いですがそのぶん、きちんと動作したときの達成感もひときわ大きなものになるでしょう。

ソフトウェア

OSのほかにもソフトウェア開発において、C言語は広く活躍しています。

その多くがパソコンやネットワークを使ううえで助けになってくれるものです。

具体例を挙げるとWindowsなら「メモ帳」や「エクスプローラー」、Macなら「Finder」や「テキストエディット」などです。

また「MySQL」「PostgreSQL」といったデータベース管理システム、「Nginx」「Apache」などのWEBサーバーも該当します。

さらに1台のコンピュータで複数のコンピュータを動かす仮想マシン用の環境開発にも使われており、対応範囲は広いといえるでしょう。

基幹系システム

基幹系システムとは、企業などの事業活動そのものにかかわる重要なシステムを指します。

企業の生産管理システムや在庫管理システム、銀行の勘定系システム、自治体の住民情報関連システムなどがその例です。

このような基幹系システムは常にサクサク動いてくれないと困りますし、万が一ダウンするようなことがあれば莫大な損害が生まれてしまいます。

そこで処理速度・安定性に優れたC言語が開発に使用されています。

歴史が長く信頼・実績を積み重ねてきたという点も、評価されているのでしょう。

IoT・AI

話題のIoTやAIの分野でも、C言語は活躍してくれます。

AIの開発ではハードウェアの限られたリソースをいかに有効活用し、素早い処理を実現するかが重要になってきます。
その点C言語はメモリ・CPUなどのリソースを意識して記述するため、相性がいいのです。

同様にIoT機器の開発も、ハードウェアのリソースの面で制約が大きいといえます。

さらに長時間の使用を見越して省電力のものを作らなければなりません。

C言語のハードウェア制御という特徴は、ここでも他の言語の一歩先を行く強みになります。

C言語を学ぶのに向いている人

ここまでC言語の特徴・できることを紹介してきました。

C言語には学ぶメリットがたくさんありますね。

とはいえC言語を勉強したほうがいいかどうかは人それぞれです。

まずはC言語に向いている人の特徴を述べていきます。

基本からプログラミングを学びたい人

プログラミングを基礎からしっかり学ぶなら、C言語はうってつけといえるでしょう。

C言語を学ぶ過程では他の言語なら自動でおこなってくれるメモリ管理を学ぶ、より効率的なプログラミングの方法を習得するといったことが可能です。

またすでに述べたように、C言語は他の言語を学ぶための基礎になります。

そのため将来的にはいろいろな言語を習得し、幅広い分野で活躍できるエンジニアを目指すことも可能でしょう。

IoT・AIの分野に挑戦したい人

C言語は組み込みに強く、ハードウェアの制御が得意なのはすでに述べた通りです。

IoT・AI開発と非常に相性がいいので、この分野に挑戦したいのならC言語は欠かせないといえます。

また新たな通信網である5Gの普及とともに、IoTやAIの需要は今後より高まっていくでしょう。

そのなかでは多くの仕事が生まれ、C言語がおおいに役立つはずです。

そのためシンプルにIoT・AIに興味がある人だけでなく、「将来性のあるスキルを身につけたい」と考えている人にとっても、C言語学習を検討する価値は十分にあります。

C言語を学ぶのに向いてない人

何事にも向いている人がいる一方、向いてない人もいますよね。

ではC言語に不向きな人は、どのような特徴をもっているのでしょうか?

WEB開発をしたい人

WEB開発の仕事において、C言語の出番はほとんどありません。

サーバサイドでの大規模な処理やクラウドAI分野での処理などで使われることもありますが、やはり全体的には出番が少ないといえます。

WEB開発に携わりたい場合は、C言語よりも主流の「PHP」や「Ruby」などの言語を学ぶほうがいいでしょう。

個人的にアプリ開発をしたい人

プログラミング言語のなかでもC言語は難しい部類に入ります。

特に初心者が勉強するにはややハードルが高いため、「個人的にちょっとアプリを作って遊んでみたい」という人にはあまり推奨できません。

またC言語だと画面用のライブラリがいまいち充実していないのもデメリットになります。

その点を考えるとWEB画面を作成する機能が充実した「HTML」「JavaScript」のほうがおすすめです。

C言語を記述するうえで知っておきたいこと

ここからは、実際にC言語でプログラムを記述するうえで必要な知識のお話になります。

どうやってコードを書くのか。

そしてコードはコンピュータ内でどのように処理されていくのか。

プログラマーなら知っておきたいことなので、ぜひ目を通しておきましょう。

C言語でコーディングするときの基本構造

最初にプログラムの基本的な構造から述べていきます。

C言語でコードを書くときの基本は、以下の3点になるのでチェックしておきましょう。

まず大事なのは、やることの指示ですね。

「○○という文字を出力しなさい」「○○という計算結果を出力しなさい」といった指示を出すコードを、｛ ｝のなかに記述します。

次に行ごとにスペースをあけるインデントの操作です。

小学校の作文で、はじまりや話題を変えるときに1マス空けて書くよう教わった記憶がある人も多いでしょう。

同様にプログラミングでも、何がどこから記述されているのかわかりやすくするため、インデントを下げておきます。

そして最後、「このコードはこういう処理をします」と説明するコメントを残しておきます。

そのまま書くとプログラムがエラーを起こすので、「/*」と「*/」を設け、この間に記述して下さい。
ここに書かれた部分はプログラムとは別物と判断されます。

プログラムが処理される順番

C言語で書かれたコードは、上から下の順番で処理されていきます。

例えば「赤」→「青」→「緑」の順に出力するよう書いたら、パソコン画面での表示順は「赤青緑」です。
青や緑が最初に来るということはありません。

シンプルでわかりやすいですね。

ただし場合によっては、上から下への処理だと都合が悪いこともあります。

そういうときは「この場合はこちらの処理」「この場合は別の処理」といった動作になるよう記述するなど、臨機応変に対応しましょう。

ここから処理が開始される「main関数」

少し難しそうな言葉ですが、要はmain関数とは「ここから処理を実行しますよ」という目印のようなものと考えてください。

上記でC言語のコードは上から下へ順に処理されると述べましたが、実は1行目から順に処理が実行されているわけではありません。

正確にはまず「main関数」から、次いで｛｝内に書かれたコードを順に処理していくのです。

C言語によるコードの処理は、まず「int main(void){」という記述の次から実行されます。これが開始の目印です。

そして終了の目印は「return 0;」となっています。

これでmain関数が終了し、プログラム自体も終了することになっています。

【発展】C言語についてより詳しくなれる用語集

C言語でプログラミングをするうえで、他にも知っておくべきことは多くあります。

とはいえ初心者がいきなりすべて完璧に覚えるのは厳しいので、まずは「こういうのがあるんだ」くらいの認識で大丈夫です。

文字列

文字列とはその名の通り、複数の文字を1つにまとめたものであり、言ってしまえば「文章」です。

「こんにちは」も「Hello」も、複数の文字の集合体ですね。

プログラミングでは文字列データを格納するのに「型」というものが必要です。

一般的なプログラミング言語では「String型」というものを使います。

しかしC言語には文字列を直に格納できる文字列型がありません。

そのため1文字分の文字コードを格納する「char型」というものを使います。

変数

C言語に限った話ではありませんが、プログラミングでは必ずと言っていいほど「変数」というものを使います。

変数とはデータを保存しておく領域のことで、通常メモリ上に確保されています。

また値の保存だけではなく、一度保存した値を書き換えることも可能です。

変数に代入する数値を変えればあとは自動で計算してくれるので、使いこなせると非常に楽になります。

この機能のおかげで、急な修正を迫られたときでも余裕をもった対処が可能です。

配列

変数を使うためには最初に、「このプログラムでは○○という変数をこういう型で使用します」と書いて記憶場所を確保させる必要があります。

これを「宣言」といいます。

ただ同じデータ型の変数が複数個あるとき、この宣言をいちいちおこなうのは面倒というもの。

そこで使用されるのが配列です。

大勢の人たちを同じマンションの住人と見るように、たくさんの値を一括りに扱います。

構造体

構造体もたくさんの値をひとつにまとめて扱うもので、その点においては配列と似通っています。

ただし配列が同じデータ型の値のみまとめていたのに対し、構造体は複数の異なるデータ型の値をまとめられます。

配列ではできなかった数値と文字列を一括りにする、なんてこともできるわけです。

例えば個人情報には、名前(文字列)と年齢の(数値)が混在していますよね?

こういうものを管理したいときに、構造体は便利なのです。

演算子

演算子とは、プログラミングの過程で使用する記のことです。

演算子は値の計算・代入・比較など、そのプログラムでおこなう処理の定義づけを可能にします。

私たちが習った算数の計算式では、足し算のときに「＋」、引き算のときに「−」を使っていますよね。

プログラミングでも同じように、用途によって決められた記号を使っていきます。

足し算・引き算・掛け算・割り算といった「四則演算子」や、And・Orといった「論理演算子」など、種類はさまざまです。

繰り返し処理

同じ処理を繰り返したいとき、「for文」や「while文」を使うことで効率がアップします。

for文でコードを記述すれば、同じ処理を決まった回数繰り返せます。

一方でwhile文は、ある条件を満たすまで処理を繰り返すときに使う構文です。

while文を使うプログラムの好例として、間違えるたびに入力を繰り返すパスワード入力が挙げられます。

条件分岐

プログラミングでは処理を分岐させたいときがあります。

このときに使うのが「if文」や「switch文」という構文です。

if文を使う分岐では、条件式というものを使って処理を変えます。

「条件Aが成立する場合、処理A´をする」といった具合です。

switch文は、ある変数の値を他の値と比較したいときに使います。

if文と異なり条件式を書くのではなく、ある変数の値で処理を分岐させていきます。

switch文は、if文をより限定的にしたものといえます。

ポインタ

メモリ上には「アドレス」という番号が与えられます。

そして変数を宣言すると、メモリ上に変数を格納できるだけの領域が確保されます。

その領域を指すアドレスがポインタです。

このポインタはC言語における大きな特徴であると同時に、「C言語が難しい」といわれる要因にもなっています。

とはいえ習得すれば、たった1つのポインタ変数で複数箇所を一気に操作できるようになります。

ぜひじっくり勉強していきましょう。

マクロ

C言語では、プログラム中の文字列をあらかじめ定義した定数・式に置き換えるマクロ処理という作業が必要です。

マクロ処理はコンパイル前に処理を実行するプログラムである、プリプロセッサ指令「define」でおこないます。

またマクロにはプログラム中の文字列を指定した文字列に変換する「オブジェクト形式マクロ」、そしてまるで関数のように使える「関数形式マクロ」の2種類があるので、使い分けられるようにしたいですね。

C言語の勉強法

C言語は比較的習得が難しい言語であるため、他の言語以上に勉強の仕方をよく検討する必要があるといえるでしょう。

代表的な3種類のなかから、自分に合ったものはどれかを考えてみてください。

WEBサイトで勉強する

今は無料でプログラミングを学べるWEBサイトが多くあり、気軽に挑戦できます。

C言語を扱うWEBサイトを選び、動画などのレッスンで学んでいきましょう。

サイトによっては実際に手を動かしながら学べるものもあります。

実践こそが習得への近道となるので、ぜひ活用してください。

またたくさんの練習問題を提供しているサイトもあるので、慣れてきたらそちらに挑戦するのも有効です。

ただしWEBサイトだけでは、実務レベルでの習得は厳しいです。

本格的に学ぶには参考書を併用したり、スクールに通ったりしたほうがいいでしょう。

本を使って勉強する

無料のWEBサイトでC言語に触れ、「もっとやりたい!」と思うのなら本を購入するといいです。

インターネットで検索できる現代で紙の本を持つのに抵抗を感じる人もいるかもしれません。

しかし本は情報源としての信頼度が高いうえに、書き込みがしやすいというメリットもあります。

何気なくパラパラめくることで新たな発見があるのも、本ならではの魅力といえるでしょう。

こうした利点をふまえ最低でも1冊、手元に置いておきたいところです。

購入時の注意点として、できるだけ新しいものを選ぶようにしましょう。

プログラミング業界は特に情報の更新が早い傾向にあるのでなおのこと、出版年のチェックは不可欠です。

スクールで勉強する

C言語はプログラミング言語のなかでも難易度が高いです。

そのためWEBサイトや本を使った独学だと挫折してしまう可能性があります。

挫折してしまうのではと不安な人には、基礎的な部分からしっかり学べるプログラミングスクールの利用がおすすめです。

スクールはわかりやすく効率的なカリキュラムを組んでいるうえ、受講生からの質問を受け付ける体勢も整えてくれています。

人気言語であるC言語を扱うスクールは多いので、いろいろと比較検討してみましょう。

スクールによっては無料カウンセリングを実施しているところもあるので、まずは気軽にホームページを覗いてみてはいかがでしょうか?

まとめ

C言語は習得までが大変なものの、そのぶん得られるものも多い言語でしたね。

C言語はコンピュータやプログラミングについて理解を深められるうえ、多種多様なものが開発できる言語です。

IoT・AIなど、勢いのある分野に携われるのも魅力的といえますね。

C言語を習得すればできることが増えるため、より求められる人材になれるでしょう。

そうなれば職場での待遇がよくなったり転職が可能になったりと、今後いろいろな道が拓けます。

そんな可能性を秘めたC言語を、ぜひ学んでみてください!