高水準言語とは？
コンピューターに命令や指示を与えるために考案されたプログラミング言語の中には、「高水準言語」と呼ばれる言語があります。本記事では、高水準言語とは何かという疑問に答えるため、特徴や具体的な言語の例、低水準言語との違いなどをくわしく解説します。
そもそもプログラミング言語の「水準」とは
プログラミング言語では、人間に近いものを高水準、機械に近いものを低水準として考えます。水準が高ければ人間の言葉に近く、低ければ機械語に近くなります。プログラミングの現場では、コンピュータの性能やメンテナンス性を重視しながら、用途に合った適切な水準の言語を採用してシステムを構築します。
高水準言語は人間が理解しやすい言語
高水準言語は人間が理解しやすいように、人間が使う言葉に近づけて作られた言語です。別名「高級言語」とも呼ばれ、低水準言語と対比して用いられます。高水準言語の種類は、主に以下のようなものがあります。
・BASIC ・FORTRAN ・COBOL ・C言語 ・C++ ・Java ・PHP ・Ruby ・Pascal ・LISP ・Delphi
上記一覧で示した高水準言語の中でも、さらにオブジェクト指向言語・関数型言語・スクリプト言語など、いくつかの分類に分けられることがあります。
高水準言語と低水準言語の違い
簡単に言うと、高水準言語は「人間語」、低水準言語は「機械語」です。ここでは高水準言語をより理解するために、その他の言語との違いも見ておきましょう。高水準言語と対比される「低水準言語」と、低水準言語に属している「アセンブリ言語」について解説します。
低水準言語とは
低水準言語とは、機械語や機械語に近い言語（アセンブリ言語）のことを指し、「低級言語」とも呼ばれます。機械語は電流を通さない「0」と、電流を通す「1」のみで表現します。コンピュータ（CPU）はこの0・1のみしか理解できません。
低水準言語はコンピュータの細かい動作まで定義できる一方で、人間から見ると非常に分かりにくく、ほとんどの人は即座に理解・処理を行えません。
対する高水準言語は、人間が理解しやすい言語でコードを記述できるため、プログラマーは高水準言語を用いてシステムを構築します。ただし、低水準言語を全く使用しないことはなく、低水準言語が必要な場面も多くあります。
アセンブリ言語とは
アセンブリ言語とは機械語に近い低水準言語です。0・1のみでコードを記述する機械語に、人間が理解しやすいよう英語・数字・記号などのニックネームを付けています。このニックネームのことを「ニーモニック」と言います。
アセンブリ言語は高水準言語と異なり、機械語に1対1で対応しています。そのため、「アセンブリ言語を書く=機械語を書く」と言えるでしょう。また、アセンブリ言語はサイズが小さいため、実行ファイルの速度が速いのが特徴です。基本的に機械語に近ければ近いほど、プログラムの速度は上がります。
高水準言語の特徴
ここからは、高水準言語の特徴を解説します。高水準言語が生み出されたのには、いくつか目的があります。なぜ、高水準言語が広まったのかという点もあわせて紹介します。
ソースコードが読みやすい
高水準言語の最大のメリットは、低水準言語に比べてソースコードが読みやすい点です。人間に分かりやすい言語であるため、特にPythonはプログラミングを知らない人でも読めます。また、言語習得にさほど時間はかからず、3ヶ月程度で現場レベルまで上達できる場合もあります。
一方アセンブリ言語の場合、習得に多くの時間を費やす必要があります。大学の情報工学部で学ぶことも可能ですが、基礎のみの習得で終わることが多いでしょう。アセンブリは機械語と1対1のコード表のようになっているため、人間には理解しにくい特徴があります。
高水準言語のようにソースコードが読みやすいと、リリース後の修正・改善もスピーディーに行えます。システム開発を行う企業は、なるべく開発工数を少なくしてコスト削減に繋がることを目指しているため、簡単な言語である高水準言語を扱うことが多いです。
高水準言語の中には難しいものもありますが、最近は簡単な言語を使う人が増えています。
ハードウェア別にコードを書かなくて良い
高水準言語の一部言語はハードウェアに依存しないため、ハードウェア別にコードを変える必要がありません。例えば、「Hello, world」と表示したい場合は、以下のように記述します。
print ("Hello, world")
上記のコードだけで、あらゆるハードウェアで「Hello, world」と表示させることが可能です。
JavaやKotlinなどは機械語に翻訳する際、ハードウェアに合わせて翻訳してくれます。そのため、Mac・Windows・スマホを同じコードで動かすことができ、プログラマーの負担を軽減できます。このような言語は、様々な環境で同じように動くアプリケーションを作りたい場合に向いています。
I/O制御やメモリ制御をしなくて良い
I/O制御やメモリ制御が不要なことも、高水準言語の特徴であり大きなメリットです。I/OとはInput/Outputの略で、「入出力」を意味します。情報を入力し、演算した結果を出力する処理をI/Oと呼びます。また、メモリ制御とは処理のためにメモリの一部を割り当てたり、メモリを解放したりすることです。
低水準言語を扱う場合、I/O制御やメモリ制御について理解した上で実際にプログラムしなくてはいけません。キーボードで入力して文字を読み込むにも、入出力ポートを理解する必要があり、難易度が高くなります。
代表的な高水準言語の例
ここでは高水準言語の具体例を3つ紹介します。それぞれ異なった特徴があるため、システムやプログラムに合った言語を選択する必要があります。以下で紹介する言語以外にも多数の言語がありますので、特性を理解して使い分けましょう。
C言語
C言語は世界で有名なプログラム言語の1つで、パソコンのOSに依存しない特徴があります。様々な環境で動かすことができるため、プログラミングの手間が省けるのがメリットです。ほかにも、動作が軽い・少ないリソースで動作するなどの利点があり、幅広い分野で使用するプログラムを開発するのに向いています。
C言語を習得するには少し難易度が高いですが、プログラミングの基本となるため勉強する価値はあります。
Java
Javaは1995年に、Sun Microsystems社によって開発されたプログラミング言語です。Javaは世界中で使用されており、Webサイト・Webアプリケーションに用いられることが多いです。セキュリティが高い・動作環境の種類が多いというメリットがあります。
また、C言語と同様OSに依存しないため、プログラミングの手間が省けることも大きな利点です。しかし、使い勝手が良い反面習得するのが難しく、初心者の方は扱いにくいでしょう。
【参考】：Java
Python
Pythonは1991年に開発されたプログラミング言語です。Pythonのメリットは、C言語やJavaに比べて簡単にコードが書けることで、プログラミング初心者の方でも学習しやすいプログラミング言語です。少ないコードで書けるため、誰がどんなコードを書いても同じように書けます。
コードは読みやすく、チームで同じプログラムを開発する際も修正・追加などがしやすいです。例えば、YouTube・Instagram・DropboxなどにPythonが使用されています。
このように多くの媒体で使用されているプログラミング言語は、需要も多く求人数も増えています。Pythonを含めた高水準言語を習得すれば、転職の際も断然有利です。高水準言語のスキルを活用してプログラマーを目指すなら、希望に合った企業を探してくれる転職エージェントの活用をおすすめします。
【参考】Python.org/
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高水準言語を機械語に変換する方法
高水準言語は、実行する際に機械語に変換する必要があります。機械語に変換するやり方には「インタプリタ方式」と「コンパイラ方式」の2種類があります。ここでは、「インタプリタ方式」と「コンパイラ方式」について詳しく解説します。
インタプリタ方式
インタプリタ方式は、1行ずつソースコードを機械語に翻訳する方式です。1行ずつ辿るためその分処理は遅くなりますが、コンパイルをしなくて良いためテスト作業が楽になるメリットがあります。インタプリタ方式で翻訳する言語には、Python・PHP・BASICなどがあります。Webアプリケーションなど、仕様変更回数が多くスピーディーな開発を求められる場合に向いているでしょう。
なお、Javaはインタプリタ方式ですが、一旦仮想マシンが読めるバイコードに翻訳され、その後1行ずつ機械語に翻訳します。そのため、純粋なインタプリタとは異なり中間言語方式と呼ばれることもあります。
一旦バイコードに翻訳する理由は、環境に依存せず動かせるようにしたいためです。バイコードに1度翻訳してしまえば、どの環境でも同じように動かせます。
コンパイル方式
コンパイル方式は、ソースコードをまとめて機械語に翻訳する方式です。まとめて翻訳する分、インタプリタ方式より処理が高速になります。しかし、実行する度にコンパイルする必要があり、テスト作業に時間がかかるのがデメリットです。また、OSの種類が異なると動かないといった難点もあります。
コンパイル方式で翻訳する言語には、C言語・C++・FORTRAN・COBOLなどがあります。電化製品にコンピュータを組み込むといった、処理の高速化が求められる場合に向いています。
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高水準言語の勉強方法
高水準言語はプログラミング初心者でも理解しやすい言語です。習得するためにはスクールに通うという方法もありますが、高額な費用が必要な場合もあるため、できれば独学で学びたいという方も多いでしょう。ここでは、初心者が高水準言語をマスターするための勉強方法を紹介します。
WEBサービスを活用する
近年、プログラミングを気軽に学べるWEBサービスは豊富にあります。プログラミングの基礎を教えてくれる初心者向けのサイトから、本格的なコードを学習できるサイトまで種類は豊富です。完全に無料で利用できるサイトもあれば、一部課金が必要な場合もあるので、自分のレベルに合わせて活用しましょう。
参考書で勉強する
高水準言語の参考書を利用するのも良い方法です。さまざまな書籍が発売されているので、自分に合う本を見つけて、じっくりと学ぶのがおすすめです。ここでは、代表的な高水準言語の人気参考書を紹介します。
・「新・明解C言語 入門編 第2版」
C言語の入門書として多くの方に利用されている1冊です。プログラミング教育界の巨匠と言われる著者が、実際に動作するサンプルプログラムと視覚的なイメージをつかみやすい図表を使って、C言語の基礎を語り口調で丁寧に解説しています。
初めてC言語を学ぶ初心者はもちろん、しっかり理解できていない経験者まで、すべての学習者におすすめです。
▪著者：柴田 望洋 ▪ページ数：440ページ ▪出版社：SBクリエイティブ ▪発売日：2021/9/10
【参考】：新・明解C言語 入門編 第2版
・「プロになるJava」
Javaを使ったプログラミングができるようになるための解説が、わかりやすく丁寧にまとめられています。プログラマーとして働きたい方や、ほかの言語に加えてJavaも使えるようになりたいという方にぴったりです。プログラミング言語の構文だけでなく、プログラムを作るという体験を通して実戦的に学べる良書です。
▪著者：きしだなおき、山本裕介、杉山貴章 ▪ページ数：512ページ ▪出版社：技術評論社 ▪発売日：2022/3/19
【参考】：プロになるJava
・「Python［完全］入門」
この一冊で、基礎からアプリ開発の知識までしっかり学べるPythonプログラミングの教科書です。基礎からわかりやすく解説されているので、プログラミング初心者でも安心して読み進められます。
また、「AI」「スクレイピング」「データベース」「Webプログラミング」といった、最新のアプリ開発にすぐに取りかかれるように、実践的なサンプルが多数掲載されているのも特徴です。
▪著者：松浦健一郎、司 ゆき ▪ページ数：592ページ ▪出版社：SBクリエイティブ ▪発売日：2021/1/22
【参考】：Python［完全］入門
実際にコードを作成する
WEBサイトや参考書で知識をインプットしたら、実際にコードを作成してみましょう。知識はアウトプットすることで、より深く身に付きます。まずは既存のコードを真似したりアレンジしたりして、簡単なゲームやサイトを作る練習から始めましょう。何度も作成しているうちに、少しずつ複雑なコードも書けるようになります。
高水準言語だけでなくアセンブリ言語も学ぶメリット
高水準言語は人間にとって扱いやすい言語ですが、エンジニアを目指す方は高水準言語だけでなく、低水準言語のアセンブリ言語も学ぶことをおすすめします。ここでは、アセンブリ言語を学ぶことによるメリットについて説明します。
年収アップが期待できる
一般的なプログラマーの年収は「マイナビエージェント 職種図鑑」での平均年収は344万円（※2023年6月執筆時点）、経済産業省2017年発表の「IT関連産業の給与等に関する実態調査結果」からエンジニア/プログラマを参考にすると、平均年収592万円と分かりました。
国税庁2020年発表の「民間給与実態統計調査」における民間企業平均年収は433万円なので、プログラマーの年収は、調査媒体によってバラつきがあることが分かります。
プログラマーを含むITエンジニアの報酬は、スキルが重要視される傾向があります。習得者が少ないアセンブリ言語を習得することで評価が高まり、年収アップや上位職へのキャリアアップに繋げることができるでしょう。
【参考】：マイナビエージェント 職種図鑑※【平均年収 調査対象者】2020年1月～2020年12月末までの間にマイナビエージェントサービスにご登録頂いた方 【参考】：IT関連産業における給与水準の実態① ~ 職種別（P7） 【参考】：民間給与実態統計調査-国税庁
セキュリティ分野でも活躍できる
アセンブリ言語を習得することで、セキュリティ分野でも活躍できる可能性があります。セキュリティエンジニアはプログラムの脆弱性をなくすために、コンピュータ動作の仕組みやハードウェア関連まで理解する必要があります。そのため、コンピューターの内部まで精通している人の方が重宝されます。
アセンブリ言語でプログラミングを行う場合は、CPUやメモリまで意識してソースコードを書かなければならず、自然とコンピュータ動作の仕組みやハードウェア関連のスキルが身につきます。セキュリティエンジニアに転職した際、アセンブリ言語の経験は実務で役に立つでしょう。
メモリ消費まで配慮したプログラムが書けるようになる
アセンブリ言語が理解できると、高水準言語を使う場合でもメモリ消費といった細かい部分まで気を配ったソースコードが書けるようになります。例えば、PHPやJavaSciptなどは一連の処理が完了すると、メモリが自動的に解放される仕組みになっています。
そのため、短いプログラムならメモリリークが発生せず、メモリを気にしなくても書けます。ただし、メモリを無駄に使うのは好ましいことではありません。アセンブラを学ぶことで、メモリの管理方法を学べるというメリットがあります。
電子機器方面にも携われる
アセンブリ言語は現在も使用されており、例えばPICマイコンやARMなどのCPUをプログラムする場合、アセンブリ言語が必要です。「電子機器方面（組み込み系）にも携わりたい」「今よりもっと仕事の幅を広げたい」と思うなら、アセンブリ言語を習得すべきでしょう。
高水準言語と低水準言語を習得してハイレベルエンジニアに
本記事では、高水準言語の基礎知識と低水準言語との違いについて解説しました。それぞれの言語の特徴や分類について詳しくなると、一歩進んだエンジニアとなれるでしょう。
プログラマーの場合、1つの言語を覚えるだけで良いかもしれませんが、システムアーキテクチャといった上流工程の業務を担当するようになると、技術選定にも携わります。その際に各言語のメリットや特徴も把握できていると、プロジェクトにおける最適な技術を選定できます。
また、セキュリティや電子機器方面に携わりたい場合は、アセンブリ言語の習得をおすすめします。高水準言語・低水準言語の両方を扱えれば、今よりもっと条件のいい職場で働ける可能性が高まります。しかし、実際に自分のスキルを生かした転職先を見つけるのは、なかなか難しいですよね。
そこで利用を推奨するのがマイナビIT エージェントです。
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