【ITニュース解説】Do not start to learn programming before this (Programming Fundamentals Part — 1)

プログラミングを学ぶ上で、まずその基礎的な概念を理解することは極めて重要である。世の中にはC、C++、JavaScript、Pythonなど、多種多様なプログラミング言語が存在し、それぞれが異なる目的や用途で利用されている。しかし、これらの言語を複数経験したり深く掘り下げたりすると、表面的な構文や得意分野は異なっても、その根底にあるプログラミングの基本的な仕組みや考え方には共通点が多いことに気づく。

この「プログラミングの基礎」とは、まさに言語に依存しない普遍的な原則や概念を指す。これらの基礎をしっかりと習得すれば、新しいプログラミング言語を学ぶ際も、その言語特有の記述方法やライブラリの違いに戸惑うことなく、より効率的かつ迅速に習得することが可能になる。基礎が盤石であれば、応用的な知識や新しい技術もスムーズに取り込むことができる。

C言語がプログラミング学習の最初の言語としてしばしば推奨されるのは、この基礎的な概念を非常に明確かつ直接的に学べるためである。C言語は、コンピュータの内部動作に近いレベルでプログラミングを学ぶことができ、プログラミングの仕組みやメモリ管理といった本質的な部分を理解するのに役立つ。この一連の解説では、そうしたプログラミングの最も基本的な部分を、システムエンジニアを目指す初心者が理解できるよう、平易な言葉で説明していく。ただし、一度に全てを詰め込むのではなく、飽きずに着実に学べるよう、複数のパートに分けて解説を進める。今回の記事は、その最初のステップである。

まず、プログラミングの基礎の中でも最も基本的な概念の一つである「変数」について説明する。変数は、プログラムの中でデータを一時的に保存しておくための「入れ物」のようなものである。コンピュータプログラムは、計算の結果やユーザーからの入力、様々な設定値など、多くのデータを扱う必要がある。これらのデータをただ扱うだけでなく、後から参照したり、変更したりする必要がある場合に、変数がその役割を果たす。

例えば、ゲームのスコアを考えてみよう。プレイヤーが敵を倒したりアイテムを獲得したりすると、スコアは増えていく。この「スコア」という値は、ゲームの進行とともに変化し続ける。この変化するスコアをどこかに保存しておき、いつでも現在のスコアを表示したり、さらに加算したりするには、そのための専用の場所が必要となる。それが変数である。変数は、プログラムが実行されている間、コンピュータのメモリ上に確保された特定の場所を指し、その場所に値を格納したり、取り出したりすることを可能にする。

プログラミング言語で変数を作成し、値を格納する具体的な例を見てみよう。C言語では、以下のように記述する。

int car = 1;

この短い一行のコードには、プログラミングにおける変数の非常に重要な要素が凝縮されている。それぞれを詳しく見ていこう。

まず、「int」という部分。これは、「データ型」と呼ばれるものである。データ型は、その変数がどのような種類のデータを格納するのかをコンピュータに伝える役割を担っている。この場合、「int」は「integer（整数）」の略で、この変数には小数点を含まない数値、つまり整数を格納することを意味する。なぜデータ型を指定する必要があるのか。それは、コンピュータがデータをメモリに保存する際、データの種類によって必要なメモリの量や扱い方が異なるためである。例えば、整数を保存するのと、文字を保存するのとでは、コンピュータが内部で確保するメモリの量や形式が違う。intと指定することで、コンピュータはこの変数に整数が格納されることを理解し、例えば4バイトといった適切な量のメモリ領域を確保する。これにより、コンピュータは効率的かつ正確にデータを管理できる。もしデータ型を指定しなければ、コンピュータは何をどれだけ保存すればよいか分からなくなり、適切に動作することができない。

次に、「car」という部分。これは、その変数の「名前」である。変数名は、その変数がどのようなデータを扱っているのかを人間が理解しやすくするために付ける。先ほどのゲームのスコアの例で言えば、「score」という名前を付けることで、その変数がゲームのスコアを保持していることが一目でわかる。この例では、「car」という名前が付けられているが、これはプログラマーが自由に決めることができる。ただし、後で自分や他の人がプログラムを見たときに、その変数が何に使われているのかがすぐにわかるような、意味のある名前を付けることが推奨される。

最後に、「= 1;」という部分。これは、「代入」と呼ばれる操作で、変数に具体的な値を格納することを意味する。「=」記号は、数学の「等しい」とは異なり、プログラミングにおいては「右側の値を左側の変数に格納する」という意味を持つ。したがって、「= 1;」は、変数carに数値の「1」を格納するという命令になる。この操作により、メモリ上に確保されたcarという名前の領域に、値「1」が書き込まれる。セミコロン「;」は、多くのプログラミング言語で「この命令の終わり」を示す役割を果たす。

このように、たった一行の「int car = 1;」という記述は、「整数を格納するためのcarという名前の変数を作成し、そこに値1を格納する」という一連の処理をコンピュータに指示している。

変数がプログラミングにおいてなぜ重要なのかは明白である。変数がなければ、プログラムは計算結果やユーザー入力を一時的に保存したり、後から利用したりすることができない。もしゲームにスコアシステムがあるとして、変数が存在しなければ、そのスコアをどこにも記録できず、プレイヤーが獲得した得点を表示することも、次のレベルに持ち越すことも不可能になる。変数は、プログラムが動的なデータ、つまり変化するデータを扱う上で不可欠な要素である。ユーザーが入力した名前、商品の価格、Webサイトの訪問回数など、プログラムが扱う情報のほとんどは変数に格納され、利用される。したがって、変数を理解することは、プログラミングの最初の、そして最も重要な一歩である。