今日におけるC/C++言語
「C言語」は、ﾒﾓﾘを直接操作する言語であり、
「機械語」 (ｱｾﾝﾌﾞﾗ含む) に次いで、ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰに近い処理を書くため、
ﾒﾓﾘ効率がよく、実行速度も極めて高速です。
しかし、「Java」などの簡略化された言語と比べると、
やはり「書きにくい言語」といえます。
C言語が開発された当初からすれば、
ﾊﾟｿｺﾝの性能は飛躍的に向上しました。
これにともなって、ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ言語も、
「実行速度」や「ﾒﾓﾘ効率」を突き詰めて書くよりも、
「書きやすさ」、つまり、「開発効率」が優先されるようになり、
最近では、「Java」や「C#」などで開発されることが多くなりました。
ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾏｰがC言語で書く箇所は、格段に少なくなりました。
しかし、工業用ﾛﾎﾞｯﾄなどの組み込みは
たいていC言語やｱｾﾝﾌﾞﾗで書かれていますし、
「ｹﾞｰﾑﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ」などでも、実行速度が重視されるため、
ﾈｲﾃｨﾌﾞなC/C++言語による開発は、いまなお主流となっています。
また、「C」は、ｵｰﾌﾟﾝ系のｼｽﾃﾑ開発で主流となっている「Java」や
「C#」、「JavaScript」など、ほとんどの言語の先祖にあたり、
共通する点も多いため、その仕組みを知っておくことは、
将来的にも、たいへん意義のあることであると思います。
「iPhoneｱﾌﾟﾘ」の開発で使う「Objective-C」という言語も、
C言語にﾏｸﾛ関数をつけたもので、ほとんどC言語です。
本書では、従来の入門書や入門ｻｲﾄの内容に加えて、
より実践的なﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞを行うにあたって欠けている点を補うと共に、
気の短い方にもﾑﾘなく読んでいただけるように
単語の種類ごとに色付けを行うなど、読みやすさを追求しています。
ｻﾝﾌﾟﾙｺｰﾄﾞは、ﾃｽﾄするようにしていますが、
絶対ということは言い切れませんので、
使用するにあっては、自己責任でお願いします。
本書の読み方
・画像が表示されない時は、
「再読み込み」をしてみて下さい。
・ﾋﾞｭｰｱの上の方に、もくじがあります。 ( PDFにはありません )
・まだ執筆中ですので、
修正や、抜けている点があります。
・まずは、一通り、読んでいただいて、
最初は、わからない点もあると思いますが、
実際に、書いていれば、そのうち理解できます。
・また本書では、読者さんの読解力や計算力などを試したり、
きたえたりするといったことは目的としておらず、
そのような設問も、行っておりません。
・あくまでも、「C/C++」というｺﾝﾋﾟｭｰﾀ言語の書き方について、
基礎的な知識の理解を充実させるために、
その助けとなるような解説を行うことに主眼をおいています。
・したがって、その他の学習については、他書にゆずります。
・たまに更新を行っていますので、ﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞされた方は、
以降も、定期的にﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞし直すようにしてください。
・WindowsAPIなどのﾗｲﾌﾞﾗﾘの使い方は、
続巻で取り扱う予定です。
・「STL」 ... おもによく使うｺﾝﾃﾅｸﾗｽをﾗｯﾋﾟﾝｸﾞ。
・標準ｺﾝﾄﾛｰﾙ、ｺﾓﾝｺﾝﾄﾛｰﾙ。 ( ★執筆中。一部公開中 )
・「GDI」 ... 描画系の関数いろいろ。( 印刷くらいしか使い道ない？ )
・「Direct2D」 ... ｸﾞﾗﾌｨｯｸﾃﾞﾊﾞｲｽに直接書き込む2D描画ﾗｲﾌﾞﾗﾘ。
・「WIC」 ... 「PNG」「jpeg」など、画像ﾌｧｲﾙを簡単に読み書きするﾗｲﾌﾞﾗﾘ。
・「Direct3D 10.1＆11」 ... 3D描画ﾗｲﾌﾞﾗﾘ。
・「DirectInput」「XInput」 ... ｺﾝﾄﾛｰﾗｰのﾗｲﾌﾞﾗﾘ。
・「MME」 ... 「MIDI」「WAV」「MP3」など、音声を扱うﾗｲﾌﾞﾗﾘ。
・「XAudio2」 ... 「DirectSound」の後継ﾗｲﾌﾞﾗﾘ。
・「WASAPI」 ... 「ｶｰﾈﾙﾐｷｻｰ」を使わないので速い。
・「MSXML」 ... 「XML」の読み書きでつかうﾗｲﾌﾞﾗﾘ。
・「SSE」「AVX2」 ... 並列処理用の組み込みﾗｲﾌﾞﾗﾘ。
・待ちきれないという方は、
ﾈｯﾄを利用するなどして、各自で勉強して下さい。
・新しい本がｱｯﾌﾟされたら、ﾌﾞﾛｸﾞでお知らせします。↓
ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰの仕組み
すべてCPUによる計算によるものです。( 足し算や引き算など )
「ﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸ」や「CD-ROM」から取り出して、
一時的に置いておく「作業台」とか、「配送ｾﾝﾀｰ」のようなものです。
「CPU」への「命令」を箇条書きにしたもので、
いわば「ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰへの作業手順書」ともいえるものです。
[ CPU ] ←(計算式ﾃﾞｰﾀ)－ [ ﾒﾓﾘ ]
[ CPU ] －(解答ﾃﾞｰﾀ)→ [ ﾒﾓﾘ ]
「ﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸ」ほどの容量はないのですが、
磁気ﾃﾞｨｽｸから読み取る手間がかからないため、
CPUとﾃﾞｰﾀをやり取りする際のｱｸｾｽ速度が高速です。
すべてのﾃﾞｰﾀを置いておく方が速いんですが、
画像のﾃﾞｰﾀや音声のﾃﾞｰﾀは、とても入りきらないので、
必要なﾃﾞｰﾀだけをﾒｲﾝﾒﾓﾘに読み込んでおいて、
その中でも特に、いま行っている計算に必要なﾃﾞｰﾀだけを
ﾚｼﾞｽﾀに転送して計算する仕組みをとっているのです。
ｷｬｯｼｭについては、よく使うﾃﾞｰﾀが自動的にｽﾄｯｸされるので、
ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾏが操作することはできません。
倉庫管理や、配送などの仕事に通じるものがあります。
よく使う計算結果は、ﾒﾓﾘ上に残しておくことで、
ﾃﾞｰﾀの移動回数や、計算回数を少なくすることができます。
画面が固まることが少なくなり、快適な動作を実現することができます。
ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝの実行ﾌｧｲﾙがﾒﾓﾘ上に読み込まれ、ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑが実行されます。
実際に、ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑが実行された時、CPUが読み取っているのは
ﾏｼﾝ語の命令番号です。 ( 「ｵﾍﾟｺｰﾄﾞ」という )
人間からみて、比較的読みやすいC言語でﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ文を書いておいて、
あらかたできたところで、それを「ｺﾝﾊﾟｲﾗ」というｿﾌﾄを使って、
ﾏｼﾝ語に置き換えるようにしているのです。( これを 「ｺﾝﾊﾟｲﾙ」 という )
ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝｿﾌﾄのﾌｫﾙﾀﾞ内にある、「ﾎﾆｬﾗﾗ.exe」というﾌｧｲﾙがそれです。
これは、ﾌﾗｯｼｭﾒﾓﾘの一種で、ﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸに比べると、 書き込み回数の制限があるものの、ﾃﾞｰﾀの転送速度が格段に速いため、
ﾒｲﾝﾒﾓﾘの少ない非力なｼｽﾃﾑ環境で絶大なﾊﾟﾌｫｰﾏﾝｽ向上効果があり、
おもに、ﾉｰﾄPCやﾀﾌﾞﾚｯﾄ端末などでﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸの代わりに使用されています。
ﾏﾙﾁｺｱﾌﾟﾛｾｯｻ (「MPU」という) による並列処理が一般化したことや、
ｸﾞﾗﾌｨｯｸﾎﾞｰﾄﾞの中に、描画処理専用のCPU (「GPU」という) と
ﾋﾞﾃﾞｵﾒﾓﾘ (「VRAM」という) があるんですが、
これを通常のCPUや、ﾒｲﾝﾒﾓﾘの代わりに使う「GPGPU」という技術が、
ｹﾞｰﾑｿﾌﾄなどを中心に導入されています。
64bit化への移行については、後述します。
これはｺﾝﾊﾟｲﾗや、それを含む開発環境のﾊﾞｰｼﾞｮﾝによって
対応にばらつきがあるため、本書では、さわり程度にとどめ、
基本的な仕様の理解に力点をおいて解説しています。
ﾃﾞｼﾞﾀﾙﾃﾞｰﾀは、0か1かの連続。
・「ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰ」というのは、「電子回路」 のことで、
その中では、 「電気信号」 が超高速で流れています。
・「ﾂｰ・ﾄﾝ・ﾂｰ・ﾄﾝ・ﾄﾝ」 とする 「ﾓｰﾙｽ信号」のように、
電気信号の有無を、連続して送信することで、
大量のﾃﾞｰﾀを伝えています。
・「ﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸ」や「CD-ROM」の円盤の表面にも、
この「0か1か」が、「磁気信号の有無」に置き換えられて
記録されています。
・「ﾓｰﾙｽ信号」の場合は、たとえば、
「・・－」 なら 「A」という意味だ！ ...というように、
一定間隔の間に、どこでｷｰを押すのかで
対応する文字を申し合わせておいて、
暗号による通信を実現していました。
・ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰの内部のﾃﾞｰﾀ転送も、
これとよく似たことをしています。
・Windowsをお持ちの方は、「電卓」を開いてみて下さい。
・ﾒﾆｭｰﾊﾞｰの「表示」をｸﾘｯｸして、「ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾏ」を選んで下さい。
・そして、適当に数値を入力した後に、「2進」をｸﾘｯｸしてみて下さい。
・「0」 と 「1」 だけの表示に切り替わったはずです。
・これを「2進数表記」といいます。
・私たちがふだん使っている数字の表記法は、
「10進数表記」というもので、
1ｹﾀの数字が10になると、
1ｹﾀ繰り上がる仕組みになっています。
・「9」に「1」を足すと、1ｹﾀ繰り上がって、「10」になる。
・2進数表記の場合は、0か1しかないため、
1に1を足すと、1ｹﾀ繰り上がって、「10」と表記されます。
・が、これは10進数表記の「2」、
いわゆる2のことです。
----------------
2進数 10進数
----------------
0 0
1 1
10 2 ← ｺｺ で くり上がっている。
11 3
100 4
101 5
: :
----------------
・ようするに、表記法 (書き方) が違うだけなのです。
ﾃﾞｼﾞﾀﾙﾃﾞｰﾀの単位、「ﾋﾞｯﾄ」と「ﾊﾞｲﾄ」
・ﾃﾞｼﾞﾀﾙﾃﾞｰﾀの最小単位は、「1bit」 (ﾋﾞｯﾄ)です。
・この「1bit」には、0～1までの
2通りの数値しか記憶できません。
・しかし、実際にあつかわれる数値は、
もっと大きなものばかりです。
・そこで登場するのが、「1byte」 (ﾊﾞｲﾄ) という単位です。
・「1byte」は、「1bit」を8つならべたもので、「8bit」のことです。
・ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑでは、ﾒﾓﾘ上に記憶されたﾋﾞｯﾄﾃﾞｰﾀを、
この「1ﾊﾞｲﾄ」単位で取り出して、
1つの数値として解釈して、操作します。
・それでは次に、この1byteのﾃﾞｰﾀを、
私たちがふだん使っている10進数表記の数値に
戻す方法について説明します。↓
1111 1111
・上記の値を、「2進数」ﾓｰﾄﾞで入力してから、
「10進数」ﾓｰﾄﾞに切り替えてみて下さい。
・「255」と表示されると思います。
・これが「1byte」に記憶できる最大値です。
・「0」を含めると、0～255までの
256通りの数値を、記憶できる、ということになります。
・この「ﾊﾞｲﾄ」という単位は、
ﾒﾓﾘ上の、1つの番地に、記録できる値です。
・そして、CPUは、というと、
4byteずつ計算するﾀｲﾌﾟが、現在の主流で、
CやC++のｺﾝﾊﾟｲﾗの標準の整数値が
4byte値なのは、そのためです。
・ちなみに、64bit ｼｽﾃﾑ ( 64bit版のWindowsなど ) では、
CPUは、8byteずつ計算するため、
標準の整数値も、8byte値になります。