C言語とJavaの基礎理解
C言語とJavaは、どちらも広く使われている重要な言語ですが、その性質や使われる場面は大きく異なります。
C言語は、コンピュータの内部動作に近い処理を行う特徴を持った言語です。
Javaは、企業のシステムやさまざまなアプリケーション開発で活躍する言語です。
ここでは、それぞれの特徴や歴史的な背景などを見てみましょう。
C言語はシステム開発の基盤を支える低レベル言語
C言語は1972年に誕生した、長い歴史を持つプログラミング言語です。
「低レベル言語」という言葉は「レベルが低い」という意味ではありません。コンピュータのハードウェアに近い、より機械に近い処理ができる言語という意味です。C言語を使うと、メモリを直接操作したり、ハードウェアを細かく制御したりすることができます。
C言語の特徴
- メモリの確保や解放を手動で管理する
- 処理速度が非常に速い
- ハードウェアに近い制御ができる
- 細かい制御ができる反面、注意深い設計が必要
実際のコード例を見てみましょう。
出力結果
ネコが鳴きました#include <stdio.h>でライブラリを読み込み、printf関数で文字を表示しています。
main関数がプログラムの開始地点で、return 0;が正常終了を示しています。
C言語の構造のイメージだけでも押さえておきましょう。
Javaは汎用性の高いオブジェクト指向言語
Javaは1995年に登場した、比較的新しい言語です。
「Write once, run anywhere(一度書けば、どこでも動く)」という理念のもと設計されました。
つまり、一度Javaで書いたプログラムは、WindowsでもMacでもLinuxでも、同じように動作します。企業の業務システムやスマートフォンアプリなど、幅広い分野で使われています。
Javaの特徴
- メモリ管理を自動で行う(ガベージコレクション)
- プラットフォームに依存せず、どの環境でも動く
- オブジェクト指向プログラミングの概念を採用している
- 大規模なソフトウェア開発に適している
実際のコード例を見てみましょう。
出力結果
イヌが走っていますすべてがMainというクラスの中に定義されています。
public static void mainがプログラムの開始地点で、System.out.printlnで文字を表示します。
Javaはすべてをクラスという単位で管理するオブジェクト指向言語です。
ちなみに、オブジェクト指向とはプログラムをいわば部品として設計し、それらを組み合わせてシステムを作る考え方です。
従来の「処理の手順」を主役にする作り方と異なり、「モノとその役割」を主役にします。これにより、プログラムは管理しやすく、再利用しやすい設計になります。
C言語とJavaの位置づけの違い
この2つの言語は、誕生した時代も目的も大きく異なります。
C言語
C言語は1970年代、コンピュータのオペレーティングシステム(OS)を作るために生まれました。当時は限られたメモリとCPUで効率的に動作させる必要があり、ハードウェアに近い制御ができる言語が求められていました。そのため、C言語は効率性と移植性を重視した設計になっています。
Java
Javaは1990年代、インターネットが普及し始めた時代に登場しました。さまざまな種類のコンピュータやデバイスで同じプログラムを動かせるようにすることを目指して設計されました。そのため、安全性と保守性を重視しています。
学習する観点でいうと、システムプログラミング(OSや組み込みシステム)を目指すならC言語、アプリケーション開発(業務システムやスマホアプリ)を目指すならJavaが適しています。
どちらの言語も重要で、それぞれの分野で欠かせない存在です。
C言語とJavaの違いは
ここからは、C言語とJavaの具体的な違いを見ていきましょう。
両言語を比較する際に重要なポイントは、文法の違い、メモリの管理方法、プログラムの実行方式、そして得意とする分野です。
これらの違いを理解することで、それぞれの言語がどのような場面に適しているかが見えてきます。
文法や構文の違い
まず、文法や構文の違いです。それぞれ見ていきましょう。
■C言語の書き方(手続き型)
C言語は「手続き型プログラミング」という方式を採用しています。
これは、「まずAをして、次にBをして、最後にCをする」というように、処理の手順を順番に書いていくスタイルです。
関数という単位で処理をまとめ、それを組み合わせてプログラムを作ります。
また、C言語には「ポインタ」という強力な機能があります。ポインタを使うと、メモリのアドレス(場所)を直接操作できるため、非常に効率的な処理が可能になるというメリットがあるのです。
C言語の例
出力結果
結果: 8この関数は、2つの数値を受け取って足し算した結果を返すというシンプルな処理です。
■Javaの書き方(オブジェクト指向)
Javaは「オブジェクト指向プログラミング」を採用しています。
これは、データ(情報)と処理(動作)をセットにした「オブジェクト」という単位でプログラムを組み立てるスタイルです。
すべてのコードは必ずクラスという枠組みの中に書く必要があります。
Javaにはポインタがありません。その代わりに「参照」という仕組みがあり、ガベージコレクション(自動メモリ管理)と組み合わせることで、より安全なプログラミングが可能になっています。
Java の例
出力結果
結果: 8見た目はC言語と似ていますが、このコードは必ずクラスの中に書く必要があります。publicは「どこからでも使える」という意味のアクセス修飾子です。
ちなみに、2つのコードをみると、セミコロン;で文の終わりを示したり、波括弧{}でブロックを表現したりする書き方は、両言語で共通していることがわかりますね。
メモリ管理と実行方式の違い
メモリの管理方法は、2つの言語で大きく異なります。
■C言語のメモリ管理(手動)
C言語では、mallocやfreeという関数を使って、プログラマー自身がメモリを確保したり解放したりします。これは、車の運転を完全にマニュアルで行うようなものです。
C言語でのメモリ管理例
出力結果
値: 42この例では、mallocで整数1つ分のメモリを確保し、値を代入した後、freeでメモリを解放しています。メモリの解放を忘れると「メモリリーク」という問題が発生し、プログラムがどんどんメモリを消費してしまいます。
手動によるメモリ管理には、次のようなメリットやデメリットが挙げられます。
メリット
- 効率的な処理が可能
- メモリ使用量を最小限に抑えられる
デメリット
- メモリリークのリスクがある
- プログラマーの負担が大きい
■Javaのメモリ管理(自動)
Javaには「ガベージコレクション」という自動メモリ管理機能があります。不要になったメモリを自動的に見つけて解放してくれる機能です。
プログラマーはnewでオブジェクトを作成するだけで、削除する必要はありません。
自動的なメモリ管理には、次のようなメリットやデメリットが挙げられます。
メリット
- メモリ関連のエラーが減る
- プログラマーの負担が軽い
デメリット
- ガベージコレクション実行時、処理が一時的に停止する場合がある
- メモリ使用量が多くなりがち
実行方式の違い
プログラムが動く仕組みも、2つの言語で異なります。
C言語の実行方式(ネイティブコンパイル)
C言語で書いたプログラムは、コンパイルという処理によって直接機械語(コンピュータが理解できる言語)に変換されます。完成した実行ファイルは、そのコンピュータ専用に最適化されているため、非常に高速に動作します。
ただし、Windows用にコンパイルしたプログラムはMacでは動きませんし、その逆もしかりです。
Javaの実行方式(仮想マシン)
Javaで書いたプログラムは、まずバイトコードという中間的な形式にコンパイルされます。このバイトコードを、Java仮想マシン(JVM)という専用の実行環境で動かします。
JVMがあれば、同じバイトコードはどのOSでも動作します。ただし、JVMを介するため、C言語に比べると実行速度は少し遅くなるというのがデメリットです。
得意分野・用途の違い
それぞれの言語には、得意とする分野があります。それぞれの言語で確認しておきましょう。
C言語が活躍する分野
- 組み込みシステム:家電製品や自動車の制御システム
- オペレーティングシステム:WindowsやLinuxなどのOS開発
- デバイスドライバー:ハードウェアを動かすソフトウェア
- リアルタイムシステム:即座に反応する必要があるシステム
- IoTデバイス:センサーやスマート家電
メモリ使用量を抑えたい場面や、高速な処理が求められる場面で、C言語は力を発揮します。
Javaが活躍する分野
- 企業の業務システム:銀行や保険会社のシステム
- Webアプリケーション:ショッピングサイトやSNS
- Androidアプリ:スマートフォンのアプリ開発
- クラウドサービス:大規模なサーバーシステム
- ビッグデータ処理:大量のデータを扱うシステム
大規模な開発や、長期間メンテナンスが必要なシステムの場合、Javaの強みが活きます。
これまで2つの言語の特徴を見てきたので、活躍する分野に納得できたのではないでしょうか。
C言語とJava、どっちが難しい?
プログラミングを始める人にとって、「どちらが習得しやすいか」は重要な判断材料です。
結論から言うと、どちらも違う種類の難しさがあります。
C言語には「メモリ管理」という壁があり、Javaには「オブジェクト指向」という概念の理解が必要です。
あなたの学習スタイルや目標によって、どちらが取り組みやすいかは変わってくるでしょう。
C言語の難しさ
C言語で初心者が最もつまずくのは、ポインタとメモリ管理です。
ポインタは、メモリのアドレス(場所)を直接扱う仕組みです。
例えば、「この箱の中身」ではなく「この箱がある場所」を操作するような感覚です。初心者にとっては、非常に抽象的で理解するのに時間がかかる概念です。
メモリ管理については、先述したように手動でメモリの確保と解放を行う必要があります。メモリの解放を忘れると、プログラムがどんどんメモリを消費していきます。逆に、既に解放したメモリにアクセスしようとすると、プログラムがクラッシュします。
また、C言語のエラーメッセージは簡潔で、問題の原因を特定するのに経験が必要です。
例えば、「Segmentation fault(セグメンテーション違反)」というエラーが出ても、初心者にはどこが悪いのか判断しにくいでしょう。
出力結果
ウサギの数: 5&valueは「valueのアドレス」、*ptrは「ptrが指すアドレスの中身」という意味です。このような記号の使い分けが、初心者には混乱しやすいポイントです。
C言語は、初心者にとって難しい部分は多いですが、構文自体はシンプルです。
基本を理解すれば、応用は比較的容易です。また、C言語を学ぶことで、コンピュータの内部動作を深く理解できるようになるのも魅力だといえるでしょう。
Javaの難しさ
Javaで初心者が最もつまずくのは、オブジェクト指向の概念です。
「クラス」「継承」「ポリモーフィズム」「カプセル化」といった抽象的な概念を理解する必要があります。
日常生活にはない考え方なので、プログラミング初心者には馴染みにくい概念です。
例えば、「動物」という親クラスから「犬」や「猫」という子クラスを作り、共通の特徴を受け継がせる(継承)といった考え方は、最初は理解しづらいかもしれません。
また、Javaには多くのルールや規約があります。
アクセス修飾子(public、privateなど)、例外処理、インターフェースなど、最初は覚えることが多く感じられるでしょう。
出力結果
トリが鳴いていますこのコードでは、Animalというクラスを定義し、その中にsoundというメソッド(関数)を持たせています。
「なぜクラスを作る必要があるのだろう?」という疑問が、初心者には湧きやすいポイントだと思います。
Javaは、メモリ管理が自動なので、実行時のエラーは比較的少なくなります。
エラーメッセージも詳細で、「何行目でどんな問題が起きたか」がわかりやすいのもポイントです。また、開発環境(IDE)も充実しており、コードの間違いをリアルタイムで指摘してくれる便利な機能もあります。
初心者におすすめなのはどっち?
「結局、初心者におすすめな言語はどっちなの?」と感じる方もいるでしょう。
学習難易度という観点だけでいえば、C言語の方が難しいです。
しかし、自分が何がしたいのか、何を作りたいのかといった目的によって学習するべき言語は選ぶべきです。
自分のやりたいことに直結する言語でないと、モチベーションが保ちづらいという理由も無視できません。
プログラミングを勉強した後に、何を成し遂げたいかを考えて最初の言語を選びましょう。
各言語を学ぶべき人について下記にまとめたので、ぜひ参考にしてみてください。
C言語がおすすめな人
- 組み込みシステムや低レベルプログラミングに興味がある
- コンピュータの仕組みを深く理解したい
- メモリやハードウェアの制御を学びたい
- ゲーム開発(特にエンジン開発)に興味がある
Javaがおすすめな人
- 企業での就職を目指している
- Androidアプリを作りたい
- Webアプリケーション開発に興味がある
- まずはプログラミングの基本を学びたい
一般的に、初心者の方にとってはJavaの方が取り組みやすいとされています。
その理由は、次の通りです。
- エラー処理が親切で、問題の原因を見つけやすい
- 開発環境が整っており、学習リソースが豊富
- メモリ管理を気にせず、プログラミングの基本に集中できる
- 就職市場での需要が高く、学習のモチベーションを保ちやすい
ただし、どちらの言語を選んでも、基本的なプログラミングの考え方は共通しています。
一度どちらかの言語を習得できれば、間違いなくもう一方の言語を学ぶ際の土台になるでしょう。
C言語とJavaの将来性と学習メリット
プログラミング言語を学ぶ際、「この言語は将来も使われ続けるのか」という点は気になるところです。
結論から言うと、C言語もJavaも、今後も長く使われ続ける言語だといえるでしょう。
技術の進歩は早いですが、現にC言語は50年近く、Javaは30年近く使われ続けており、今でも多くのシステムで活躍しています。
それぞれの言語が、どのような分野で将来性を持っているのか見ていきましょう。
C言語は組み込み・IoT・AI基盤で使用
C言語は誕生から50年以上経った今でも、現役で活躍し続けています。
例えば、IoT(Internet of Things:モノのインターネット)デバイスの普及により、組み込みシステムの需要は増加し続けています。
スマート家電、ウェアラブルデバイス、センサーなど、身の回りのさまざまな機器にC言語で書かれたプログラムが使われています。
こういったデバイスは、限られたメモリと電力で動作する必要があるため、効率的なC言語が選ばれるのです。
また、意外かもしれませんが、AI・機械学習の分野でもC言語は重要な役割を果たしています。
PythonでAIプログラムを書く人は多いですが、その裏側で動いているライブラリ(TensorFlowやPyTorchなど)は、処理速度を高めるためにC言語やC++で実装されているのです。
また、次のような分野でC言語は重宝されています。
- 自動車の制御システム:ブレーキやエアバッグなど、人命に関わるシステム
- 医療機器:ペースメーカーやMRI装置など
- 航空宇宙システム:飛行機やロケットの制御
- 産業用ロボット:工場で使われる精密な制御が必要な機械
C言語は、安全性やパフォーマンスが求められる分野において、非常に重要な存在だといえるでしょう。
JavaはエンタープライズやAndroidで使用
Javaは企業システムの世界で圧倒的な存在感を持っています。
銀行、保険会社、証券会社、政府機関など、多くの重要なシステムがJavaで構築されています。
なぜJavaが選ばれるのでしょうか?その理由として、次のような点が挙げられます。
- 安定性と信頼性が高い
- セキュリティ機能が充実している
- 大規模開発に適したオブジェクト指向設計
- 長期的なメンテナンスがしやすい
- 豊富なライブラリとフレームワーク
Androidスマートフォンのアプリ開発では、Javaが標準言語として使われてきました。
クラウドコンピューティングの普及により、Javaの需要はさらに高まっています。クラウドサービスで動くシステムの多くが、Javaで開発されているからです。
また、マイクロサービスアーキテクチャ(大きなシステムを小さなサービスに分割する設計手法)の普及により、Spring Bootなどのjavaフレームワークへの需要も増加しています。
学習コストとキャリアでの比較
学習のしやすさとキャリアの観点から、両言語を比較してみましょう。
学習のしやすさでは、Javaの方が初心者向けの教材や学習環境が充実しています。オンライン講座、動画チュートリアル、書籍など、日本語の学習リソースが豊富です。
C言語も学習リソースはありますが、環境構築(コンパイラのインストールなど)が初心者には複雑に感じられる場合があります。
現在の転職市場では、Javaエンジニアの求人数が圧倒的に多いです。特に、未経験からエンジニアを目指す場合、Javaの求人は見つけやすい傾向にあります。
C言語エンジニアの求人は、Javaに比べると少ないですが、その分専門性が高く評価されるのも事実です。
経験を積むことで、希少価値の高い技術者として高い報酬を得られる可能性があります。
C言語とJavaの変換・連携
実際の開発現場では、異なる言語で書かれたプログラムを組み合わせたり、一方の言語から別の言語に移植したりする場面があります。
2つの言語の共通点を理解しておくことで、一方の言語を習得した後に、もう一方の言語を学ぶ際の学習がスムーズになります。
ここでは、両言語の類似点と変換方法について見ていきましょう。
C言語とJavaでの構文の類似点
C言語とJavaには、多くの共通する構文があります。
if文、for文、while文などの構文は、ほぼ同じ書き方です。変数の宣言方法や演算子の使い方も共通しており、一方の言語を理解していれば、もう一方の学習は容易になります。
また、ブロックを波括弧{}で表現したり、関数(メソッド)を呼び出す際の書き方も似ているため、アルゴリズムの考え方は両言語で応用できるでしょう。
C言語のfor文
出力結果
ヒツジ 1 匹
ヒツジ 2 匹
ヒツジ 3 匹Javaのfor文
出力結果
ヒツジ 1 匹
ヒツジ 2 匹
ヒツジ 3 匹このように、ループ部分の書き方はほぼ同じです。
違いは出力の方法(printfとSystem.out.println)くらいです。
C言語からJavaへの変換
C言語からJavaへの自動変換は、言語の根本的な設計思想が異なるため完全に自動化するのは難しいです。
C言語の構造体はJavaのクラスに対応させ、関数はクラス内のメソッドとして定義し直す必要があります。ポインタの概念はJavaには存在しないため、参照やオブジェクトの考え方で置き換える必要もあります。
また、C言語では手動で行っていたメモリ管理の部分は、Javaでは自動になるため、該当するコード(mallocやfreeなど)を削除したり修正したりする作業が必要です。
代表的な変換ツールの紹介
C to Java ConverterやJ2cなどの変換ツールが存在しますが、完全な自動変換は期待できません。
このようなツールは基本的な構文変換を支援するレベルにとどまり、プログラマーによる手動での調整が必ず必要になります。特に、ポインタ操作やメモリ操作を含むコードは、手動での書き直しが必要です。
変換後のコードは、動作確認とテストを十分に行い、元のプログラムと同等の機能を持つかを慎重に検証するようにしましょう。
よくある質問(Q&A)
Q: どちらの言語も習得すべき?
A: 必ずしも両方を学ぶ必要はありません。目標とする分野に応じて選択することが効率的です。ただし、一方を習得すれば他方の学習は容易になるため、将来的に学習範囲を広げることはできます。
Q: 実行速度はどちらが速い?
A: 一般的にC言語の方が高速です。ネイティブコンパイルにより機械語に直接変換されるため、JVMを介するJavaと比較して処理速度に優位性があります。ただし、用途によってはその差は体感できない程度です。
Q: 就職に有利なのはどちら?
A: 現在の求人市場ではJavaの方が求人数が多い傾向にあります。企業の業務システムで広く使用されており、未経験者向けの求人も豊富です。C言語は専門性が高く、習得すれば希少価値のある技術者として評価されるでしょう。
Q: プログラミング未経験者向けの言語は?
A: C言語やJavaは比較的学習難易度が高い言語です。もし難しいと感じた場合は、Pythonなど他の言語から始めるほうが取り組みやすいでしょう。Pythonは文法がシンプルで読みやすく、AI・データサイエンス分野で需要が高まっています。
出力結果
ネコがいます
イヌがいます
ウサギがいますQ: どちらが将来性がある?
A: 両言語とも将来性があります。C言語はIoTや組み込みシステムで、JavaはエンタープライズやAndroid開発で継続的な需要があります。技術の進歩とともに新しい用途も生まれており、どちらも長期的に活用できる言語です。
まとめ
C言語とJavaは、それぞれ異なる特徴と強みを持つプログラミング言語です。
この記事では、両言語の基本的な違いから、難易度の比較、将来性まで解説してきました。
C言語とJavaが特に活躍しているのは、次のような領域です。
C言語
- 組み込みシステムや家電製品の制御プログラム開発
- IoTデバイスやセンサー機器のソフトウェア開発
- オペレーティングシステムやデバイスドライバーの開発
- リアルタイム制御や高速処理が求められるシステム開発
C言語は、ハードウェアを直接制御し、性能と効率を追求する領域で不可欠です。
Java
- 企業の業務システムや金融機関のシステム開発
- Androidアプリケーションの開発
- Webアプリケーションやクラウドサービスの開発
- 大規模開発や長期メンテナンスが必要なシステム構築
Javaは、安定性や大規模開発への対応力、そしてOSに依存しない実行環境を活かせる領域で広く使われています。
最後に、重要なポイントをおさらいしましょう。
重要なポイント
- C言語は低レベル制御が可能で高速動作する言語
- Javaはオブジェクト指向で保守性に優れた言語
- メモリ管理方式(手動と自動)に根本的な違いがある
- 用途や就職市場での需要が大きく異なる
- C言語もJavaも将来性があり、長期的にみて学習価値が高い
C言語とJavaは、どちらもプログラミングの世界で長く使われ続けている言語です。一方の言語を習得すれば、基本的なプログラミング思考が身に付けられるでしょう。
もし後から他の言語を学ぶ必要が出てきたとしても、その際の土台になること間違いなしです。
この記事が、あなたにとって最適な言語を選択できる助けになればうれしいです。