【パソコン,スマホ,家電】プログラミング言語がそこで使われる理由

今の時代、プログラムは、いろいろな場所で活躍しています。

パソコンやスマホ。家庭にあるゲーム機。エアコンや冷蔵庫などの家電。

工場にあるロボットにも、外を走る自動車にも、あなたが持つキャッシュカードの中にさえ、プログラムが入っています。

そんなプログラムの開発に使うのが、プログラミング言語。Java,Python,PHP、いろいろあります。

お好みの言語で開発しよう…と思いきや、実は、どこでも何の言語でも使えるわけじゃありません。

動く場所によって、使えるプログラミング言語は、限定されてしまいます。WindowsパソコンならC#、iPhoneならSwift、家電にはC言語、といった具合。

コンピューターを動かすことは同じなのに、なぜ、場所によって言語の制限がかかるのか？

それには、きれいごとだけではない理由があるのです。考察していきましょう。

プログラムが動くプラットフォームいろいろ

プログラムは、どこで、どのように動いているのか、整理します。

• プログラムにより作られた一式：アプリケーション（略称：アプリ）
• アプリケーションが動く場所：プラットフォーム

アプリとプラットフォームには、このような組み合わせがあります。

アプリ種類	プラットフォーム種類
デスクトップアプリ	パソコン （WindowsやMac）
スマホアプリ	スマートフォン （iPhoneやAndroid）
Webアプリ	[フロントエンド] ブラウザ （ChromeやEdgeなど）
	[バックエンド] サーバ、クラウド
ゲーム	コンシューマーゲーム機 （SwitchやPlayStation）
組み込みアプリ	エアコンや冷蔵庫といった家電 ロボットなどの産業機械 自動車や鉄道などの交通機関 キャッシュカードやSuicaなどのICカード

アプリやプラットフォームの種別が、プログラミング言語に及ぼす影響を考えます。

使えるプログラミング言語が決まる２つの理由

プログラミング言語は、使いやすさや安全さを追求し、様々なものが生まれ進化しました。

プログラミング時は、使いやすい言語を使えば良いように思えます。

でも実際のところ、プログラムが動く場所により、使えるプログラミング言語は限定されます。

そしてその理由は、言語自身の特徴とは、別のところにあったりします。

プラットフォームでプログラミング言語が限定される理由は、大きく次の２つ。

順番に見ていきましょう。

企業戦略とひもづく言語

Windows,Mac,Android,iPhone…。おなじみのプラットフォームです。

これらデスクトップアプリやスマホアプリでは、プログラミング言語が企業戦略に深く結びついています。

パソコンやスマホで推奨される開発言語

パソコンやスマホの胴元は、Microsoft、Apple、Googleなど、言わずと知れた巨大テック企業。

各プラットフォームでは、提供元の企業が、開発に推奨する言語を定めています。

種別	プラット フォーム	企業	推奨 開発言語	推奨 フレームワーク
パソコン	Windows	Microsoft	C#	.NET
	Mac	Apple	Swift	SwiftUI
スマホ	Android	Google	Kotlin	Android Jetpack
	iPhone	Apple	Swift	SwiftUI

独自路線を行くMicrosoftとApple

Windows vs Macの構図で、長年のライバルとして存在する、MicrosoftとApple。

MicrosoftとAppleは、開発に使うプログラミング言語の規格も、自身で定めています。

• Windowsの推奨開発言語は、C#。C#は、Microsoftが開発した言語
• MacやiPhoneの推奨開発言語は、Swift。Swiftは、Appleが開発した言語

そして、プラットフォームの進化に伴い、言語自体も自身で改良しています。

推奨開発言語でなくとも、開発に使えないことはありません。

ただ、プラットフォームの能力をフルに引き出すなら、推奨開発言語を使うのが最適解、と言えるでしょう。

オープンな立場のGoogle

一方、Androidを擁するGoogleは、ちょっと立ち位置が違います。

• 推奨開発言語はKotlinですが、Googleが開発したものではない（JetBrains社が開発）
• そもそもAndroid自体、Linuxというオープン規格のOSがベース

Googleは、比較的オープンな規格でプラットフォームを構成している、と言えます。

オープン規格ということは、ブラックボックスがないので、カスタマイズしやすい。このカスタマイズ性が、Androidの支持者が好む理由のひとつと言えます。

クロスプラットフォームを目指すWeb系言語

巨大企業の思惑があるわけですが、アプリ開発側からすれば、

• WindowsとMacどちらにも、リリースしたい
• AndroidとiPhoneどちらにも、リリースしたい

と普通に考えるわけです。すると、同じアプリを、複数の異なる言語で開発しないとなりません。

これが非常に手間なのです。それぞれの言語の技術者が必要だし、開発時間も倍かかる。

ひとつの開発言語で、複数のプラットフォームに対応したい。

これを実現するのが、クロスプラットフォーム開発です。

プラットフォームから独立するWebアプリ

クロスプラットフォームを実現する、最も強力な方法が、Webアプリです。

Webアプリでは、このような技術が使われます。

• Webフロントエンド　ブラウザ（HTML、CSS、JavaScriptを表示する）
• Webバックエンド　HTTPサーバー（リクエストに応答してテキストを返すプロトコル）

ブラウザやHTTPなどの技術、規格を制定しているのは、特定企業と異なる第三者機関。

だから、Webアプリは、特定企業に依存しない共通規格で開発できるのです。

フロントエンドの規格

フロントエンドで使われるのは、Webブラウザ。

いまどき、WindowsにもMacにも、AndrondにもiPhoneにも、どこでもWebブラウザが搭載されています。

さらに、

• ブラウザで動く言語は、HTML,CSS,JavaScriptと定められている
• HTML,CSS,JavaScriptのいずれも、国際規格で制定されている

フロントエンドは、言語選択に悩む必要はないですね。

バックエンドの規格

一方バックエンドでは、様々な選択肢があります。

• テキストを送信するHTTPプロトコルを実現できればよい
• やることは単純なので、実はどの言語でもほぼ実現可能
• 言語の選択は、Webアプリケーションフレームワークや、その背後で行う処理、に依る

以下は、よく使用される言語とフレームワークです。

言語	主なフレームワーク
Java	SpringFramework
Python	Django
JavaScript	Node.js、Express
PHP	Laravel
Ruby	Ruby on Rails
Go	Gin

スマホ独自のクロスプラットフォーム開発

強力な汎用性を持つWebアプリ。

ただ、スマホを扱うときには、Webアプリでは不十分なことが多々あります。

スマホアプリの他と異なる特徴は、このような点。

これらはまた、Webアプリの標準規格では対応しきれないのが実情です。

そのためスマホアプリでは、クロスプラットフォームフレームワークを使う方法も、よく採られます。

これはつまり、Android用とiPhone用の両方のアプリを、同じ言語で開発する、ということです。

よく使われるのは、この２つ。

フレームワーク	開発言語
React Native	JavaScript
Flutter	Dart

React Nativeは、WebフロントエンドフレームワークであるReactと同様の手法で、スマホアプリも開発できるというものです。使う言語はJavaScript。フロントエンド開発の経験が活かせます。

Flutterは、開発にDartという言語を使います。FlutterもDartもGoogleが開発したもので、この２つは事実上一体として使われます。言語仕様はJavaScriptに似ています。

ゲームアプリ開発言語に必要なリアルタイム性

企業戦略でどうだこうだと、そんな話をしていられないのが、ゲームアプリです。

ゲームアプリで重要になるのが、処理速度。美麗なグラフィックを連続的に動かさなければなりまえん。

ゲームアプリで重要なリアルタイム性

ゲームは、応答（レスポンス）を素早く行うことが要求されます。

• コントローラーからの入力
• グラフィックのアニメーション
• オンラインでの通信

こういった、素早い応答が求められる処理を、リアルタイム処理といいます。

その応答は、ミリ秒やマイクロ秒のオーダーでのレスポンスが必要。処理の応答が遅れると「ラグ」という問題になってしまいます。

ゲームで使われるゼロオーバーヘッド言語

リアルタイム性が必要な言語で、筆頭に上がるのが、“C++” 。

C++の原則は「ゼロオーバーヘッド」。必要ないことは処理しない。この原則が、リアルタイム性を支えています。

SwitchやPlayStationなど、コンシューマーゲーム機では、その開発に使えるライブラリが提供されています。そのようなライブラリは、C++ベースのものが多いです。

組み込みアプリの厳しい制約で使われる言語

プログラムが存在するのは、パソコンやゲームだけではありません。

• 家電
• 産業用ロボット
• 乗物
• 医療機器
• ICカード

いろいろなところに、プログラムが存在します。

このような、機械や装置に組み込まれるシステムを、

「組み込みシステム」または「エンベデッドシステム（embedded system）」

と呼びます。

組み込みアプリの厳しいリソース制約

これらのシステム、リアルタイム性が必要が必要です。自動車のエンジン制御にタイムラグなんて許されません。

加えて、組み込みシステムでは。メモリやストレージなどのリソース制約が厳しいという特徴があります。

例えばICカード。あんな薄いカードの中に、ICチップが埋め込まれ、その中でプログラムが動きます。

ICチップに搭載されるメモリは数KB程度。スマホで撮った写真１枚さえ入らない容量です。

あえてC言語などの低級言語を使う

そんなカツカツのリソース条件下では、もうプログラム自体のサイズも小さくしないといけない。

なのでこの世界では、“C言語”が今でも多く使われています。

C言語は“低級言語”という呼ばれかたもします。

例えるなら、いろいろな安全装置がついてない代わりに軽量な、クラシックカーのイメージ。

C言語でないとプログラムサイズが収まらない、ということも多々あるのです。

C,C++の危険性を克服するRust

CやC++は、軽量かつ高速な点から、今でも組み込み分野において高い需要があります。

しかし、C/C++には、大きな弱点があります。メモリ安全性の欠如です。

メモリ安全性の欠如は、領域外読み取りやメモリ漏えいなどを引き起こし、セキュリティ脆弱性につながります。実際、サイバー攻撃の多くはメモリ脆弱性を狙っていると言われます。

ここで近年登場したのが、Rustです。Rustには「ゼロコスト抽象化」の思想があり、安全性を保ちつつ高速性を保つ言語です。

Rustは、コンパイルの時点で不正メモリアクセスを完全にガードし、コンパイルされたプログラムは高速な処理性能を有します。C/C++の代替として期待されている言語です。

アプリ毎の対応プラットフォーム一覧表（13種言語）

ここまでの話から、13種類のプログラミング言語と、それが使えるプラットフォームを一覧でまとめましょう。

言語	デスクトップ アプリ	スマホ アプリ	Web フロント	Web バック	ゲーム	組み込み
C
C++			WebAssembly
Java
C#	Windows				Unity
Python
JavaScript		ReactNative
Dart		Flutter
PHP
Ruby
Swift	Mac	iPhone
Kotlin		Android
Go			WebAssembly
Rust			WebAssembly

注意として、上記組み合わせは、あくまで世の中一般的なもの。これ以外でも、できないことはありません。

ただ、よく使われるということは、当然メリットが多い組み合わせです。まず真っ先に検討すべきところでしょう。

まとめ

プログラミングの最終形のひとつが「どのプログラミングでも使える、究極のプログラミング言語」です。でも、そんな究極言語は、ここしばらく登場しそうもありません。

時と場合と場所によって、プログラミング言語を使い分ける。相変わらず重要であり続けるでしょう。

これが正解というのは難しい。でも少なくとも、大間違いの選択はしないよう、特性をしっかり掴んでおきましょう。