コンピュータサイエンス学び直し -プログラムについて-

1. はじめに

エンジニアとして3年が経過しようとしている中、技術を使ってより高度な問題解決をしていくためには、フレームワークや言語に依存しない基礎となる知識が必要だと感じたため、CSを勉強し直しています。
その学習内容を備忘録として発信します。
今回はプログラムについてです。

2. プログラムとは

プログラムとは、コンピュータに対する「命令」と「データ」の集合体です。コンピュータはこの「命令」と「データ」を解釈して定められた処理を実行します。

3. プログラムが実行されるまで

プログラムを実行するには大きく分けて、「コンパイラを使った実行」と「インタプリタを使った実行」の2つの分けられます。

コンパイラとインタプリタの違い

項目	コンパイラ	インタプリタ
実行前の処理	ソースコード全体を事前に機械語（バイナリ）に変換する	ソースコードを1行ずつ解析・実行する
実行可能ファイル	生成される（バイナリファイルとして保存される）	生成されない（逐次実行される）
実行速度	高速（事前にコンパイル済みのため）	低速（実行時に逐次解析するため）
エラー検出	コンパイル時にすべてのエラーを検出	実行中にエラーが発生した時点で停止
OSへの依存	高い（コンパイルしたバイナリは特定のOS・CPU向けに作られる）	低い（インタプリタが異なるOSでもソースコードを解釈して実行できる）
使用例	C, C++ など	Python, JavaScript など

OSへの依存の違い（分かりやすい説明）

項目	コンパイラ	インタプリタ
OSへの依存	高い（コンパイルしたバイナリは特定のOS・CPU向けに作られる）	低い（インタプリタが異なるOSでもソースコードを解釈して実行できる）

コンパイラの場合（OS依存が高い）

コンパイラは、特定のOSやCPU向けに機械語へ変換します。そのため、Windows用にコンパイルしたプログラムはLinuxでは動かないことが一般的です。
→ もし異なるOSで動かしたい場合は、そのOS向けに再コンパイルする必要があります。

インタプリタの場合（OS依存が低い）

インタプリタは、OSごとに用意された実行環境（インタプリタ）を使って、ソースコードを解釈・実行します。そのため、同じPythonやJavaScriptのスクリプトは、WindowsでもLinuxでもMacでも、対応するインタプリタがあれば動作します。
→ プログラムをそのまま別のOSで実行しやすいのがメリットです。

具体例

• コンパイラ型のC言語プログラム

  • Windows用にコンパイルしたCプログラム（.exe）は、Linuxでは動かない。
  • Linuxで動かすには、Linux用にコンパイルし直す必要がある。

• インタプリタ型のPythonスクリプト

  • WindowsのPythonでも、MacのPythonでも、同じスクリプト（.py）を実行できる。
  • ただし、インタプリタ（Python）がインストールされていないと実行できない。

つまり、コンパイラ型のプログラムはOSやCPUに依存しやすく、インタプリタ型のプログラムはOSをまたいで動作しやすいという違いがあります。