C言語とは？できることやC++との違い、学習方法など初心者向けにわかりやすく解説

	演算子記号(意味)
算術演算子	+(加算)、-(減算)、*(乗算)、/(除算)、%(剰余)
比較演算子	==（等しい）、!=（等しくない）、>（大きい）、<（小さい）
論理演算子	&&（AND）、\|\|（OR）、!（NOT）
ビット演算子	&（AND）、\|（OR）、^（XOR）、~（ビット反転）

プログラミングを行う上で、演算子は重要な要素です。これらの演算子を上手く利用することで柔軟なプログラミングを行えます。

2.C言語と他プログラミング言語との違いとは？

C言語は他のプログラミング言語と比べられることがあります。よく比較される言語との比較結果を解説します。

C++との違い
C#との違い
Javaとの違い

C++との違い

C++は、C言語を基に開発された言語で、オブジェクト指向の概念が追加されているため、クラスやオブジェクトを用いて大規模なプログラムを効率的に構築可能です。

たとえば、C++を利用することで、コードの再利用や拡張性が向上します。一方で、C言語はシンプルで直感的な構造を持ち、必要最低限の機能に絞られているため、システムの軽量化が求められる場合に適しています。

また、C言語はハードウェアに直接アクセスするプログラムに適しており、OSやドライバの開発に利用されます。

主な用途の違いは以下のとおりです。

C言語：軽量でシンプルな構造のため、OSや組込みシステムの開発に向いている
C++：複雑なアプリケーションやゲーム開発など、拡張性が求められる場面に強い

C#との違い

C#は、Microsoftによって設計された高水準言語で、.NETフレームワーク上で動作します。このフレームワークにより、GUIアプリケーションやWebアプリケーションを効率的に開発できます。

C言語と異なり、C#は自動メモリ管理が行われるため、初心者でも安全にプログラムを作成しやすいのが特徴です。一方で、C言語はメモリ管理を手動で行う必要があり、自由度は高いもののミスによるエラーが発生しやすいです。そのため、C言語はより低レベルな制御が必要な場面で活躍します。

主な用途の違い:

C言語：低レベルなメモリ制御やハードウェア操作が可能で、OSやデバイスドライバに適している
C#：Windows向けアプリケーションや企業向けソフトウェア開発に最適

Javaとの違い

Javaはオブジェクト指向プログラミングを基本としており、クラスやオブジェクトを中心にプログラムを構築します。一方、C言語は構造化プログラミングをベースとした手続き型のスタイルを持ち、プログラム全体を制御するロジックを効率的に設計することに適しています。

なお、C言語でも工夫次第でオブジェクト指向の設計を模倣することは可能です。

主な用途の違いは以下のとおりです。

Java：業務システム、Webアプリケーション、さらにはAndroidアプリの開発が代表的な用途です
C言語：家電製品やマイコン開発などの組込みシステムやリアルタイム制御が必要なシステムが代表例です

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3.C言語を利用する6つのメリット

C言語を利用するメリットは主に以下の6点です。

C言語の理解を深めるためにも、最後までお読みください。

幅広いソフトウェア開発で活用しやすい
異なるOSやハードウェアへの移植がしやすい
処理速度が速い
メモリ効率が良い
フレームワークが豊富
ライブラリが豊富

幅広いソフトウェア開発で活用しやすい

C言語は幅広いソフトウェア開発で活躍しやすいのがメリットの1つです。

C言語は、OSやデバイスドライバ、組込みシステムなど、ソフトウェアの基盤部分を構築するために最適な言語です。科学技術計算やゲーム開発といった分野でも使用され、応用範囲が非常に広いのが特徴です。

具体的には、UNIXやLinuxといったOSの開発だけでなく、マイクロコントローラを用いたIoTデバイスのプログラムにも活用されます。このように、C言語は基礎的な開発から高度な応用まで対応可能です。

異なるOSやハードウェアへの移植がしやすい

C言語で書かれたプログラムは、さまざまなOSやハードウェア環境に移植しやすいのがメリットです。

C言語は、標準規格としてANSI(米国国家規格協会)によって制定されているため、異なるOSやハードウェア間での移植がしやすい特徴があります。

たとえば、ある組込みデバイス向けに開発したコードを、少しの修正で別のデバイスでも動作させられるのです。この移植性の高さにより、マルチプラットフォームで動作するシステムやアプリケーションの開発が容易になります。

処理速度が速い

C言語は、コンパイル後のコードが機械語に近いため、非常に高速な処理が可能なのがメリットです。

例として、自動車制御システムや航空機のナビゲーションシステムのようなリアルタイム性が求められるシステムでは、C言語の高いパフォーマンスが重要な役割を果たします。特に、大量のデータを処理するプログラムや、ハードウェアの性能を最大限に引き出す必要がある場合に、C言語の高速性が活かされます。

メモリ効率が良い

C言語では、ポインタを用いてメモリを直接操作できます。動的メモリ管理を効率よく行うことができ、リソースが限られた環境でも優れたパフォーマンスを発揮できるのがメリットです。

たとえば、組込みシステムではメモリが非常に限られているため、C言語の効率的なメモリ操作は不可欠です。また、不要になったメモリ領域を解放することができるため、メモリリークを防ぎ、安定したシステム動作を実現しやすい特徴を持ち合わせています。

フレームワークが豊富

C言語は、開発効率を高めるためのフレームワークが豊富に用意されています。代表例は以下のとおりです。

Unity：ゲーム開発で広く使用されるフレームワークで、C言語をベースとしたプロジェクトにも対応可能
CppUTest：組込みソフトウェアの単体テストを効率化するフレームワーク
Cutter：バイナリ解析やリバースエンジニアリングに使用されるツール

これらを活用することで、C言語の開発プロセスを効率化し、品質の高いソフトウェアを短期間で作成できます。

ライブラリが豊富

C言語には、標準ライブラリやサードパーティ製のライブラリが豊富に用意されています。以下はその代表例です。

sys/socket.h：ネットワークプログラミングで使用されるライブラリ
stdio.h：標準入出力やファイル操作をサポートするライブラリ
math.h：数学的な計算を簡素化するためのライブラリ

これらのライブラリを利用することで、複雑な処理を簡単に実装できるため、開発効率を大幅に向上させられるのが、C言語を用いるメリットです。

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4.C言語を利用する6つのデメリット

C言語を理解するためにはメリットに続き、デメリットも知る必要があります。

この章ではC言語を利用するデメリットとして以下6点を解説します。

習得までの時間がかかりやすい
チームでの開発がしにくい
デバッグに時間がかかりやすい
メモリ管理の手間がかかりやすい
セキュリティの脆弱性が生じやすい
コーディングミスの影響が大きくなりやすい

習得までの時間がかかりやすい

C言語は、習得までの時間がかかりやすいのがデメリットです。

C言語は、ポインタや配列、構造体といったプログラミング初心者にとってイメージしにくい概念を理解する必要があるため、難しく感じやすい言語です。また、ハードウェアを制御するためにメモリやCPUなどの知識を求められる場面もあり、覚えることが多岐に渡ります。

さらに、C言語で「Hello World!」と出力させようとした場合、以下のプログラムを記述する必要があります。

#include <stdio.h>

int main(void) {

printf("Hello World!\n");

return 0;

}

一方でPythonで「Hello World!」と出力させようとした場合は以下のとおりです。

print('Hello World!')

このようにC言語では単語1つ出力するだけでも、さまざまな記述が求められます。覚えることや理解すべきことが多くなりやすいため、C言語の習得には時間がかかりやすくなるのです。

チームでの開発がしにくい

C言語は、オブジェクト指向をサポートしていないため、コードのモジュール化や再利用が難しく、チームでの開発がしにくいのがデメリットです。

たとえば、大規模なプロジェクトでは、開発作業を分担して行うことが多いですが、C言語を使う場合は、分担しにくいため、作業が煩雑になりやすいです。

特にハードウェアやOSに近いレベルのコードを書く場合は、コード量が増えやすいため、チームメンバーが他人のコードを理解するのに時間がかかりやすいのもデメリットと言えます。

デバッグに時間がかかりやすい

C言語では、ポインタ操作やメモリ操作に起因するバグが発生しやすく、それらを特定するのに時間がかかる場合があります。

具体的には、NULLポインタを参照することでプログラムがクラッシュする問題や、メモリの範囲外をアクセスしてデータが破壊される問題（バッファオーバーフロー）などがあります。これらのエラーは、発生時に明確なエラーメッセージを出さない場合が多いため、原因特定が難しく、デバッグ作業が煩雑になりがちです。

メモリ管理の手間がかかりやすい

C言語では、動的メモリ管理を手動で行う必要があります。一例として、すでに解放したメモリを再度解放する二重解放が起きると、プログラムがクラッシュします。逆にメモリが枯渇するとアプリケーションが動作しなくなるため、メモリ管理は重要な要素です。

C言語で開発したアプリケーションを安定して動作させるためにも、メモリ操作を慎重に行う必要があり、管理に多くの時間と注意を要さなければならないのがデメリットです。

セキュリティの脆弱性が生じやすい

C言語は、入力データのチェックやメモリ操作を正しく実装しないと、セキュリティ上の脆弱性が発生しやすい言語です。

たとえば、バッファオーバーフロー攻撃では、攻撃者が意図的にプログラムのバッファを超えるデータを送り込み、システムの動作を乗っ取ることがあります。

これに対し、PythonやJavaのような高水準言語では、このようなリスクを軽減する仕組みが標準で組み込まれていることが多いため、問題にはなりにくいです。

C言語を使う場合、セキュリティ対策を自力で実装する必要があるため、開発者の負担が大きくなりやすいのがデメリットです。

コーディングミスの影響が大きくなりやすい

C言語は、些細なミスが重大な問題を引き起こすことがあります。例として、配列の範囲外にアクセスするコードを記述してしまった場合、不正なメモリ領域にデータを書き込んでプログラムが動作不良を起こす場合があります。

また、初期化されていない変数を使用することで、予測不能な動作を引き起こす恐れがあります。こうした問題は、実行時に見つけにくく、後々のトラブルに発展しやすいため、正確なコーディングを行うことが重要です。

C言語ではコーディングミスを見つける仕組みがないため、自力で問題発生を防がなければならず、コーディングには時間がかかってしまうのがデメリットです。

5.C言語でできること6選

C言語でできる主なことは以下の6つです。一つずつ解説していきます。

OS開発
組込みソフト開発
IoT・AI開発
ソフトウェア開発
基幹システム開発
ゲーム開発

OS開発

C言語は、オペレーティングシステム（OS）開発の基盤となる言語です。UNIXやLinux、Windowsの多くの部分がC言語で実装されています。

OSでは、CPUやメモリなどのハードウェアリソース管理が重要であり、C言語の低レベル操作能力が役立ちます。具体的には、LinuxカーネルはC言語をベースにしており、システムコールやデバイスドライバなど、ハードウェアとソフトウェアの橋渡しをする重要な機能がC言語で書かれています。

組込みソフト開発

C言語は、家電製品や車載システムなどの組込みソフトウェア開発で最も使用される言語の一つです。

例として、冷蔵庫の温度調節機能やエアバッグの動作制御プログラムは、C言語を用いて開発されているケースが多くあります。組込みシステムは、メモリやCPUのリソースが限られているため、軽量で効率的なC言語が適しています。

また、マイクロコントローラを操作してセンサーからデータを収集し、それをリアルタイムで処理するプログラムもC言語で記述されることが多くあり、組込みソフト開発に適した言語と言えます。

IoT・AI開発

C言語は、IoTデバイスやAI開発の基盤となるプログラムにも使用されます。例として、スマートホームのIoTデバイスでは、C言語を使ってセンサーや通信モジュールの制御を行います。

さらに、AIの基盤技術となるライブラリの一部はC言語で実装されているため、リソースが限られたデバイス上でもAIアルゴリズムを効率よく動作させられるのです。

ソフトウェア開発

C言語は、テキストエディタやデータベース管理システム、Webサーバなど、日常的に利用される多くのソフトウェア開発に使用されています。たとえば、Vimという高機能なテキストエディタや、zip形式のファイル圧縮ツールはC言語で書かれています。

C言語は、高速かつ軽量なプログラムを作成できるため、リソースを効率的に使用するソフトウェアの開発に適しているのが特徴です。特に、パフォーマンスを重視するデスクトップアプリケーションやシステムツールでその真価を発揮します。

基幹システム開発

C言語は、銀行のATMやPOSシステム、物流管理システムなどの基幹システムの開発にも活用されています。

基幹系システムは、24時間稼働し続ける必要があり、高い信頼性と安定性を担保できなければなりません。C言語は、安定性と高速な処理速度が可能なため、ATMのリアルタイムトランザクション処理やPOSレジシステムでの商品データ管理などといった処理は、C言語の得意分野です。

ハードウェアリソースを最大限に活用し、トラブルを最小限に抑えられるC言語の能力が基幹系システム開発では評価されています。

ゲーム開発

C言語は、軽量で高速なプログラムを作れるため、ゲームエンジンやグラフィックス処理、物理演算など、ゲーム開発の基盤技術に広く使われています。たとえば、有名なゲームエンジン「Unreal Engine」の一部や「スーパーマリオブラザーズ」シリーズの初期段階ではC言語を利用しています。

6.C言語を学習するのがおすすめな方

C言語を学ぶのにおすすめな方の特徴を紹介します。以下2つの特徴に当てはまるかどうかを確認してください。

組込みソフト開発をしたい人
プログラミングの基礎を身につけたい人

組込みソフト開発をしたい人

組込みソフト開発をしたい人はC言語を学ぶのがおすすめです。

C言語は、家電や車載機器、IoTデバイスなど、組込みシステム開発において主流の言語です。ハードウェアを直接操作する機能が豊富で、限られたリソースを効率的に活用できる特徴があります。

一例として、冷蔵庫の温度制御システムやスマートスピーカーの音声認識機能プログラムは、C言語で記述されることが一般的です。組込み開発の仕事を目指すなら、C言語の習得は欠かせません。

プログラミングの基礎を身につけたい人

C言語は、プログラミングの基礎を学ぶ上で最適な言語です。変数、条件分岐、ループ構造、関数、ポインタなど、他の言語にも共通する基本的な概念を体系的に学べるため、プログラミングの基礎を身につけたい人はC言語の学習がおすすめです。

さらに、他プログラミング言語では自動設定されているメモリ管理も習得できるため、プログラムがどのように動作しているかを深く理解する助けとなります。たとえば、配列やポインタを用いてデータを操作する方法を学ぶことで、プログラミング全般の応用力が向上します。

7.C言語入門｜学習に効果的な方法

C言語を学ぶ方法は様々ありますが、この章ではおすすめの勉強法として3つ解説していきます。C言語の習得を効率よく行いたい方は必見です。

C言語入門用の書籍やWebサイトを利用する
プログラミングスクールを利用する
専用キットを利用する

C言語入門用の書籍やWebサイトを利用する

C言語は昔からあるプログラミング言語であり、人気のある言語でもあるため、入門用の書籍やWebサイトが充実しています。Webサイトであれば無料で利用できるものも多くあるため、まずはネット上で学習を進めるのがおすすめです。

また、有料にはなりますが、自分のレベルに応じた書籍を選んで学習するのもおすすめです。書籍の場合、記載されている内容はインターネット上の情報よりも正確なため、1冊こなすだけでも十分な知識を得られます。

初心者がC言語の学習を進める場合、まずは無料で学べるWebサイトやオンライン学習サイトを利用し、より深く正しい情報で学びたいと思ったら書籍から知識を得るようにするのがおすすめの流れです。どちらの方法も自分のペースで学習したい人に向いています。

プログラミングスクールを利用する

短期間で効率よくC言語を学びたい方には、プログラミングスクールの利用がおすすめです。スクールによっては、専門の講師から直接指導を受けられるため、分からない部分をその場で解消しやすくなります。結果として、効率よく学習を進められるため、挫折しにくいのがスクールで学ぶメリットです。

また、実践的なカリキュラムを通じて、組込み開発やシステム開発に必要なスキルも学べます。スクールでは実際のプロジェクトに近い課題が用意されていることが多く、現場で通用する技術力を短期間で身につけられるのも大きな利点です。

専用キットを利用する

組込み開発に興味がある方は、マイコンやIoT開発キットを活用した学習が効果的です。たとえば、ArduinoやRaspberry Piなどのデバイスを使って、C言語でプログラムを組むことで、実際に動作するシステムを作れます。実践的なスキルを習得できるため、専用キットを利用する学習方法はおすすめです。

子供用に作られた専用キットもあるため、子供から大人までC言語を使って楽しみながら学習ができ、続けやすい学習方法です。

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8.まとめ

今回は、C言語について、特徴や他プログラミングとの違い、利用するメリット、デメリットなどをお話ししました。他にもC言語でできることやおすすめの学習方法も紹介しました。

C言語から派生した言語も多くあるため、C言語の習得は、他言語の基礎を学ぶことにもつながります。この記事で紹介した学習方法を参考にすることで、効率よく知識を得られるようになります。

最後までお読みいただきありがとうございました。

本記事が皆様にとって少しでもお役に立てますと幸いです。