苦しんで覚えるＣ言語

苦しんで覚えるＣ言語

前の節では、プログラムを動作させる、とあっさり言っていましたが、
ここでは、そのことについて、より詳しく説明することにします。

そもそも、皆さんが先ほど記述したプログラムは、普通の文字列に過ぎません。
あなたも、コンピュータは2進数で動いていると聞いたことがあると思いますが、
2進数で動いているコンピュータが、なぜ文字列を認識して動くのでしょうか。

本来、コンピュータにとって、理解できるのは2進数で書かれた命令だけです。
2進数で書かれた命令・・・・、いわゆる、マシン語(機械語)と言うやつです。


これはデタラメに0と1を並べただけですが、イメージはこれで間違いありません。
古今東西、どんなコンピュータであれ、この形の命令しか認識できません。

コンピュータが理解できるのはマシン語(機械語)のみです。
実際、コンピュータ黎明期には、この様なプログラムが使われていたのです。
トグル式スイッチをパチンパチンとさせながら、膨大な数の0と1を入力していました。

しかし、いくらなんでもこれでは気が遠くなりそうです。
そこで、まず考えられたのは、数字の桁を縮めることです。


これが、いわゆる16進数と言う表現方法です。
2進数4桁分を16進数では1桁で表現できるので、短くなります。
そして、この数字1つ1つを記号化したアセンブラも考えられました。


この記号化によって、プログラミングはずいぶん効率的になりましたが、
まだまだ、普通の人が取り扱うにはわかりにくい記号であることに変わりありません。
これを大きく変えた、世界初のプログラミング言語が、FORTRAN(フォートラン)です。


ここまでくると、かなり英文や数式に近くなり、普通の人でも勉強すれば理解できます。
C言語も、これら人間の言葉に近い言語、高級言語の1つに数えられています。

高級言語は、人間が考えた言語なので、コンピュータには理解できません。
これをコンピュータに理解させるためには、翻訳が必要です。
英語を日本語に翻訳するのと基本的に同じことです。

この作業、もちろん人間が手作業で行うことも可能なのですが、
それでは、結局マシン語でプログラミングしているのと大差ありません。
その為、翻訳を行わせるためのソフトが存在しています。

翻訳方法は主に2種類ありますが、C言語の場合、全部を一気に翻訳する方法を使います。




この翻訳をコンパイル、翻訳を行うソフトをコンパイラと呼んでいます。
すでにコンパイラの入手や使い方は説明しましたが、このソフトはそのために必要なのです。


このコンパイラは、実際には3段階の仕組みで動作しています。

まず、始めにプリプロセッサというソフトにより、文字列の調整が行われます。
空白や改行の結合、記号の置き換えなどを行いプログラムを解析しやすくします。
また、後述する#define疑似命令などもここで処理されています。

次に、コンパイラによってコンパイルされるのですが、この時に最適化が行われます。
同じC言語のプログラムでも、翻訳の仕方によって動作時の速度が違ってくるため、
コンパイラは、より高速になるように翻訳を行っています。


最後に、この翻訳した機械語プログラムが、リンカというソフトによって結合されます。
リンカで結合することを、リンクと呼びます。
リンクされることで、マシン語のデータが、実行可能ファイルになります。


※プリプロセス、コンパイル、リンクをまとめてコンパイルと呼ぶことがある。
また、実行可能ファイルを作成することまでまとめてビルドと呼ぶことがある。

実行可能ファイル（要するにEXEファイル）となったファイルは、
アプリケーションとして実行できます。

これら一連の作業は、現在では完全に自動化されているので、
我々は普段はとくに意識せずとも、ボタンを押すだけで動作可能なソフトが作られます。