C言語とC++、C#の概要
C++とは、汎用プログラミング言語のひとつです。C言語を元に様々な改良を加えたものがC++、C#であり、旧来のC言語と同じく手続き型プログラミング言語としても扱えます。
まずはC言語とは何か、C++とC#についてもあわせてチェックしていきましょう。
C言語とは？
C言語とはITエンジニアから人気を集めるプログラミング言語です。PythonやJavaScriptと同様に汎用性が高く、アマチュアからプロのエンジニアまで利用されているのが特徴です。
元々、UNIXというコンピューターのOSを移植しやすくするために作られた言語であり、メモリ領域の管理、ポインター演算、ビットごとの論理演算などハードウェア開発において処理しやすいメリットがあります。
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C言語の背景
C言語は、1972年にAT&Tベル研究所で開発されました。前身であるB言語の後継版という位置づけから、C言語という名称になったとされています。C言語の開発目的は「UNIXの移植性を高めること」でした。
1969年にAT&Tベル研究所で開発されたUNIXは、小型コンピュータ向けのOSとして評価されていたものの、カーネル部分（OSの中核となる部分）がアセンブラで記述されており、移植性が高いとはいえませんでした。そのため、より多くの環境に適用できるようC言語で書き直され、広く普及し始めました。
C言語の特徴
C言語は、手続き型のプログラミング言語で、プログラムの実行速度が速いという特徴があります。また、特定のプラットフォームに依存しない汎用性の高さから、現在でも幅広い分野で使用されています。
C言語は「低級言語（低水準言語）である」と言われることがあります。実際にC言語は低級言語の代表格であるアセンブラを処理の中に組み入れることができます。（インラインアセンブラ）これにより、より効率よくハードウェアを操作することができ、小さなリソースで高速な動作を実現できるわけです。
その反面、人間との対話性が高く、コンパイラやエディタが豊富で開発環境を整えやすいという高級言語（高水準言語）としての特徴も併せ持っています。
つまり、C言語は「ハードウェア寄りの低水準な記述ができ、高速に動作し、なおかつ人間にも理解しやすい」言語です。上位言語が続々と生まれる現代でもC言語が評価されている背景には、C言語の持つ万能性が考えられます。
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C++とは？
C++とはC言語の拡張版であり、汎用プログラミング言語のひとつです。C言語にオブジェクト指向プログラミングをはじめとする様々な改良が加えられたC++ですが、C言語と同様に手続き型プログラミング言語としても扱えます。
現在ではC言語よりもエンジニアから人気の高いC++を、生まれた背景や特徴とあわせてチェックしましょう。
関連記事：C++とはどんな言語？特徴やC言語との違いをわかりやすく解説
C++の背景
C++は、1983年にデンマーク人のビャーネ・ストロヴストルップ氏によって開発されたオブジェクト指向言語です。C++は、C言語の基本的な文法を引き継ぎつつ、いくつかの機能が追加されています。「C」にインクリメント（コンピュータ用語で+1）の意味を持つ「++」という記号を付与し、「C言語の進化版」という意味を表していると言われています。
C++の特徴
C++は、C言語と同等レベルの実行速度を保ちつつ、コードの記述が少なく、データ量も小さい言語です。また、C言語と同じく機械語に近いため、ハードウェアに近い部分の開発に適しています。例えばOSや産業用機械などはその好例といえるでしょう。
また、多重継承、テンプレート、関数、演算子のオーバーロード、例外処理といった豊富な機能を持つことも特徴です。
C++はC言語が得意としていた大規模業務システムや業務アプリケーション開発に加え、データ解析など「規模」「速度」を重視される分野で活用されています。現在はC言語以上に汎用性の高い言語といえるでしょう。
ただし、C++は習得難易度が高い言語としても有名です。これは、C言語由来の「ポインタ」や「オブジェクト指向の概念」が組み合わされた結果といえます。また、C++には複数のバージョンが存在しており、バージョンごとに機能が異なります。そのため、最新バージョンか準最新バージョンの習得がおすすめです。
C#とは？
C#はC言語、C++と同じくオブジェクト指向言語であり、開発されて間もない比較的新しい言語です。C#の文法はJavaとよく似ており、エンジニアから人気のJavaを扱った経験があればなじみやすいのが大きな特徴です。
C#の特徴や背景などを紹介します。
関連記事：C#とは？特徴やメリット、C言語やC++との違いを解説
C#の背景
C#はWindowの開発元であるマイクロソフト社が開発したプログラム言語です。C++とJavaを参考にして新たなオブジェクト指向言語として開発されました。
C#の特徴
C#は多種多様なプログラムの開発ができる言語です。
C#の開発では、用途に応じてフレームワークが提供されているため、効率的に開発を進めることができ、言語の習得も比較的容易です。
フレームワークとは、アプリケーションを開発するための枠組みで、アプリケーションの基本となる機能があらかじめ用意されています。
C#の開発環境「Visual Studio」には「.NET Framework」というフレームワークが搭載されています。C#と.NET Framework を用いて、業務システム、Webサービス、スマホアプリ、ゲームなどのさまざまなプログラムが開発できます。
C言語とC++、C#の互換性
C言語を元にして生まれたC++とC#ですが、それぞれに互換性があるかというとそうではありません。
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・C言語とC++…高い互換性がある
・C言語とC#…互換性がない
特にC#は独立したプログラミング言語であり、C言語とC++とは互換性がない点が特徴です。
C++とC#はどちらもオブジェクト指向に対応しており文法には似た部分がありますが、C#は別系統の言語。独自の機能もあり、C++で書いたソースコードをC#でもコンパイルするなどは難しいでしょう。
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C言語とC++の違い
では、C言語とC++の違いを整理してみましょう。前述したようにC++はC言語の拡張版です。したがって、C++で拡張された部分を中心に、両者の違いをまとめます。
オブジェクト指向
両者の最も大きな違いは、「C言語は手続き型プログラミング言語」であり「C++はオブジェクト指向言語」であるという点です。手続き型プログラミング言語は、手続き（処理）を中心としてプログラミングを行いますが、オブジェクト指向では「データ構造」が先にあり、これをどう処理するか（手続きするか）というステップでプログラミングを行います。
C++はC言語のオブジェクト指向版で、C言語にはない概念が取り入れられています。例えば、変数をクラスという枠でくくることで、変数同士の関連性が強まり「どの変数が何を表すか」が明確になります。さらに、変数に対する処理もクラスに組み入れることで、処理と変数がワンセットになり、「どの変数を使い、何をしようとしているか」がわかりやすくなります。
このほかにもC++は、オブジェクト指向言語の特徴である「隠ぺい（カプセル化）」「継承」「多様性」などを備えており、それまでの手続き型プログラミング言語とは一線を画す存在といえるでしょう。
技術的な相違点
技術的な違いとしては、C言語の構造体を拡張させてC++にはクラスの概念を導入したり、C++には標準ライブラリを搭載したりなどC++で見られる拡張機能が目立ちます。
C言語とC++はどう違うのか、多数の違いを解説します。
クラスの導入（構造体の違い）
C++では、C言語における構造体（struct）を拡張させ、クラスの概念を導入しました。
キャストの違い
キャストとは、オブジェクトやデータ型を別の型に変換することを意味します。たとえば演算や代入の際に利用したり、double型やlong型の変数を変換したりといった場面で利用されます。
C言語とC++ではこのキャストの実装が異なるのが相違点です。そのため、C言語のキャストを使用したコードがC++のコンパイラでエラーになることもあります。基本的には両者には互換性があるため、明示的キャストを使用しエラーを防ぐ必要があるでしょう。
言語構造の有無
C言語とC++はどちらも習得が難しく、ある程度の学習時間が必要な難しいプログラミング言語の部類に入ります。C言語は機械が理解できる文字に近い言語構造であり、人気のある一方で他プログラミング言語と比較して習得しにくさがネックとして考えられるでしょう。
C++はC言語の言語構造とは異なり、さらに拡張したプログラミングを持ちます。C言語より複雑であり、C言語を習得している人でもC++を扱うには時間がかかる傾向にあります。
例外処理
C言語は例外処理ができませんが、C++は例外処理が可能です。
例外処理とはプログラム実行時に発生したエラーに対して、エラー発生用の処理をする仕組みを指します。C言語でエラーが発生すると手順が多くかかるのに対し、C++はエラー検出に対して強みがあるといえるでしょう。
STL（標準ライブラリ）
C++には豊富な機能を持つ専用の標準ライブラリ「STL（Standard Template Library）」が用意されています。STLのテンプレート機能は、汎用性が高く高速な処理を実装できることが強みです。また、C++は豊富なライブラリを活かしてGUIやネットワーク機能の開発に使われることもあります。
コメント記号
C言語でのコメントは「/* */」が一般的でしたが、C++では「//」も使えるようになりました。
変数宣言
C言語では、関数内における変数宣言は、原則として「ブロックの先頭」で行うというルールがあります。一方C++では、ブロック中の宣言も有効になったため、任意の箇所で変数宣言を行えるように改良されました。
関数の多重定義（オーバーロード）
C言語には、「同じ名称の関数を2つ以上作成できない」という決まりがありました。これに対しC++では、異なる関数に同じ名前を与えることができます。これを関数の多重定義（オーバーロード）と呼びます。
関数の多重定義が可能になると、戻り値や引数の型に応じて処理を呼び出すため、処理内のチェックや分岐処理を減らすことが可能です。
インライン関数
C++ではインライン関数を使うことができます。インライン関数とは、外部から関数を呼び出すことなく、組み込んでいるソースコード内でそのまま関数の処理内容を実行する機能です。呼び出し処理が省略されるため、処理速度の向上が期待できます。
引数の参照渡し
C言語では、関数に引数を渡す方法として「値渡し」や「ポインタ渡し」が用意されていました。C++ではこれに加えて「参照渡し」を使用することができます。参照渡しでは引数として「値がある場所」を渡します。
また、呼び出し先で値が変更されると、呼び出し元の値もそれと同じ値になります。参照渡しは、ソースコードの可読性が上がったり、より高速に関数を呼び出せたりといったメリットが特徴です。
ジェネリックプログラミング
C++にあってC言語にはない機能の1つとして「ジェネリックプログラミング」が挙げられます。
ジェネリックプログラミングとは、具体的な型定義を行わずに、型を抽象化して、汎用的な実装を可能とするプログラミング技術です。
C++は、クラスや、関数、変数にテンプレートを使うことができ、ジェネリックプログラミングが可能です。
C#とC言語・C++の違い
C#はC言語、C++と大きな違いがあります。互換性のない独立した言語であるC#ですが、この言語とC言語、C++の違いをチェックしましょう。
C言語とC#の違い
C#はC++とJavaを元に開発された新しい言語のため、C言語とは全く異なるプログラミング言語と考えた方が良いです。
C言語や、CPUやメモリなどのハードウェアを直接コントロールできますが、C#はフレームワークやOS経由でのみハードウェアを扱えるので、ハードウェアへの直接アクセスはできません。C#はハードウェアやOS周りを抽象化して、アプリケーションで実現したい機能の実装に注力できるようになっています。
このような違いから、C#はC言語の系列というよりも別系統の言語といえるでしょう。
C++とC#の違い
C++とC#は名称が似ているので、同じような言語と思われがちです。しかし、文法やコードの表記など似ているところはありますが、両者は全く別のプログラミング言語と考えられます。
例えば、C#はC++とソースコードの互換性がなく、C#とC++のソースコードは一緒にコンパイルできません。
また、C#に有ってC++にない機能としては、「ガベージコレクション」が挙げられます。ガーベージコレクションとは、プログラム実行中に確保したメモリエリアのうち参照されなくなったエリアを自動的に開放する機能です。この機能があることで、プログラマはメモリ管理に気を配る必要がなくなります。
従って、C++はC言語の拡張版ですが、C#はC言語やC++とは別種の言語という理解が正しいです。
技術的な相違点
技術的な細かい話としては、データ型の定義の違いがあります。
例えば、符号なし整数のデータ型は、C++では「unsigned int」ですが、C#では「unit」です。
また、１つの文字を表すデータ型について、C++では「Char」が1バイト、「wChar_t」が2バイトです。これに対して、C#では「Char」が2バイト、「sbyte」が1バイトです。
活用分野の違い
C言語・C++・C#それぞれは特徴から活用分野がやや異なります。それぞれが活用される主な分野を以下にまとめました。
C言語の活用分野
C言語はOSの開発や組み込み系の開発などの分野で使用されています。
C言語によるプログラミングで、CPUやメモリなどのハードウェアを直接制御することが可能なので、ハードウェアをコントロールするOSを開発することができます。実際に、WindowsやMacOSのコア部分はC言語で開発されています。
組み込み系ソフトウェアとは、家電製品や産業機器などの機械の中に組み込まれて使われるソフトウェアのことです。ハードウェアをコントロールできるC言語は、組込み系ソフトウェアの開発にも適しています。
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C++の活用分野
C++はWebアプリの開発に採用されています。C++で書かれたプログラムは実行速度が速いので、大量のデータを処理するWebアプリの開発に使用されています。
大規模な業務システムの開発にもC++が用いられることが多いです。C++での開発は効率がよく、実行性能も高いので業務システムの要件に適しています。具体的には、公共システム、金融システム、官公庁のシステムなどがC++で開発されています。
C#の活用分野
C#の活用分野は広範囲にわたり、特にWeb関連サービスやスマホアプリに利用されることが多いです。また、ゲーム開発では主流のUnityが唯一サポートするプログラミング言語であるため、ゲーム関連で活用されることも多いでしょう。
Webサービス
多くのWebサービスがC#で開発されています。.NET Framework に含まれる「ASP.NET Web Form」や「ASP.NET MVC」などのフレームワークを利用することで効率的にWebサービスを開発できます。
スマホアプリ
C#でAndroidアプリやiOSアプリなどのスマホアプリが開発できます。.NET Framework の中のXamarinとフレームワークを使ってスマホアプリを開発することができます。
ゲーム
C#を使ってゲームの開発もできます。
有名なゲームの開発ツール「Unity」が唯一サポートしているプログラム言語がC#です。UnityとC#で開発されたゲームのタイトルには、Pokemon GO、ドラクエ8などがあります。
C言語・C++・C#どれから習得すべき？
以上のような活用分野と特徴を踏まえ、C言語・C++・C#のどれを学ぶのが良いか検討してみましょう。
組み込み系の開発なら速度の速いC言語
C言語はコンピュータが解釈できる機械語に近い言語のため、非常にコンパクトなプログラムを生成でき、実行速度も速いという特徴があります。このような特徴からC言語は組込み系の開発に向いています。
C++は業務システムや組み込み系向き
大規模な業務システムの開発に携わりたい人はC++の習得に向いています。C++はOSの開発にも使われるため、OSの開発やハードウェアを制御するデバイスドライバの開発をやりたい場合もC++は適しているでしょう。
C#はWebアプリやスマホアプリ向き
Webサービスの開発やスマホアプリの開発を考えている人にはC#の習得が向いています。
また、ゲーム開発がしたい場合、Unityの開発言語となっているC#を学ぶと良いでしょう。
C言語・C++・C#の違いに関するよくある質問
最後に、C言語・C++・C#の違いに関するQ&Aを紹介します。
Q1. C言語、C++、C#のどれから学ぶべき？
プログラミング初心者にはC言語とC++は少しハードルが高いです。初心者の場合、まずC#でプログラミングに慣れた後にC言語やC++を学ぶのが良いでしょう。また、C++はC言語の拡張版なので、C++を学習する前にC言語を習得しておくのがおすすめです。
Q2. C言語、C++、C#はそれぞれどのように活用されていますか？
C言語はOSの開発や組み込み系の開発で使われています。
C++はWebアプリや大規模な業務システムの開発で使われています。
C#はWebサービスやゲームの開発に使われています。
Q3. C言語とC++はどちらが実行速度が早いですか？
C++は拡張機能が充実している分、ある程度の実行速度があるとはいえC言語のほうが速いです。ただし、C言語に劣るC++でも十分実行速度の速さは感じられるため、実際にプログラミングを実行して確かめてみることをおすすめします。
Q4. C言語とC++はどのような関係ですか？
C言語の拡張版がC++です。C言語にはないオブジェクト指向を加えるなど改良されたのがC++で、双方には互換性があります。従来C言語で扱っていたプログラムをC++で更新することもできるため、きょうだいのような関係ともいわれています。
まとめ
エンジニアとして言語習得を目指す場合によく見かけるC言語。C言語と字面が似ているC++とC#もよく見られる人気言語であるため、3つを混合して考えてしまうこともあります。
それぞれに特徴があり、活用される分野もさまざま。習得を考えている場合は、自身の受け持つ分野やこれから強化していきたい分野を見据えて効率よく学ぶとよいでしょう。
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