プログラムは実行すると 。ＣＰＵ を中心に動き始めます。ＣＰＵ はレジスタと呼ぶ記憶領域しか持っていないため、プログラム本体等のデータを保存することができません。では、プログラムはどこに保存するのでしょうか。

実はパソコンにはメモリと言うものが付いていて、そこに保存されるわけです。ＣＰＵはその領域から必要な時にごく少量のデータをＣＰＵ唯一の記憶領域であるレジスタに読み込み処理を行うわけです。

メモリはデータを記憶するための小さな入れ物が密集しているところです。マンションにたとえると、部屋のようなものです。マンションの場合、部屋には何号室と言うように番号でどの部屋なのかを表すことができますね。それと同じようにメモリは、号番号の変わりにアドレスと言うものでメモリの位置を表すことができます。

Ｃ言語ではメモリに値を格納するには、アドレスを指定する時に、変数と言うものを指定します。 Ｃ言語では変数は使う前に必ず宣言をしなくてはならないと言う約束があります。そして、Ｃ言語で変数を宣言すると言うことは、メモリの特定の領域をこれから使うとコンピュータに知らせていることなのです。だから、Ｃ言語を変数を宣言することで、変数を介してメモリにアクセスできるようになるのです。イメージとしては、下図のようになります。

この図のように、Ｃ言語は変数を宣言すると自動的にメモリに領域を確保します。上図ではiを宣言しています。そして、宣言したと同時にメモリ上にi用の領域が取得されます。

次にiにデータを代入してみます。上図の矢印の右側のように変数にデータを代入したらメモリに5が代入されることになります。また、メモリの中のデータは、実は何回も書き換えが可能なのです。下のソースコードを見て下さい。

上のソースコードではiを宣言しています。宣言した変数に、まずは5を代入し、printfで出力しています。それ以降は5,10,999と順に代入し出力しています。実行結果を見ると、順々に代入した変数の内容が出力されています。このように変数は繰り返しデータを代入することができるのです。

Ｃ言語の変数には複数の種類があります。基本的には整数値、実数値を表現する２種類に分けることができます。これらの２つの違いはデータに対するメモリの使い方の違いからなるものです。ためしに、long floatの２つの型を使用して実験してみましょう。この２つはメモリの使用領域は４バイトで、ぞれぞれ、整数値、実数値を代入することができます。それでは、下のソースを見てみてみましょう。

15,16行目で宣言した変数に対して、18,19行目で代入しています。それぞれ100を代入していますが、実際メモリの中身はどう使われているのでしょうか。この実行結果を見るとそれぞれの変数に同じデータを代入したにも関わらず、ダンプを見てみるとaの方は64 00 00 00と言う内容なのに、bの方は00 00 C8 42になっています。このようにＣ言語は、整数値、実数値でメモリの使い方違うことがわかりましたね。

さっきまでは、メモリの使い方で整数値を扱うもの、実数値を扱うもので分けていました。今度はメモリが使用する領域のサイズで細かく分けていこうと思います。まず、整数値を扱う変数にはchar short int longの４種類があります。それに対して、実数値を扱う変数にはfloat dooubleの２種類があります。そして、その種類のことを型を言います。

Ｃここで１つ疑問です。なぜ、整数値を表す型には４つ、実数値を表すには２つもあるのでしょうか。
これらの型の違いは表す数値の種類の他にも、メモリを消費するサイズに違いがあるのです。 メモリサイズは、char short int longはそれぞれ１バイト、２バイト、２～４バイト、４バイトとなっています。さらにfloat doubleはそれぞれ４バイト、８バイトとなっています。さて、ここで新しい疑問です。サイズが違うということは、そもそもどういうことなのでしょうか。

これらは扱いたいデータの大きさに関係があります。charのような１バイトの領域しか持たない変数は０～２５５、または－１２８～１２７の範囲までしか表現することができません。
なんでかと言うと、１バイトとは0,1を表現できるビットと言うものが８つあるからです。１ビットと言えば、0 1の２つの状態を表現することができます。 これが２ビットになれば、00 01 10 11の４つの状態になります。３ビットになれば、000 001 010 011 100 101 110 111の８つの状態、これが１バイトにもなれば、２５６個の状態を表現することができるのです。だから、charは先ほど話した範囲のデータを表現できるのです。ちなみに２５６と言うのは２の８（ビット）乗のことです。

今、説明した型がshortの場合、２の１６（ビット）乗で表すことができる範囲となるわけです。longは２の３２（ビット）乗で表すことができる範囲になります。ただ、intの場合はレジストリのサイズに依存するため、２の１６（ビット）乗または、２の３２（ビット）乗になります。 わかり易いように下に表をまとめてみました。

項番	型	bit数	範囲	備考
1	char	8	-128～127又は0～255
2	short	16	-32768～32767
3	int	16又は32	16bit:-32768～32767 32bit:-2147483648～2147483647
4	long	32又は64	32bit:-2147483648～2147483647 64bit:-9223372036854775808 ～9223372036854775807
5	float	4	-3.4*1038～3.4*1038
6	double	8	-1.7*308～1.7*10308

まずは、ここまでの復習もかねて、型とメモリの関係に注目して動きを確認してみよう。

まずdumpbin関数とmain関数を作りました。dumpbin関数はメモリの状態を２進数文字列で出力する関数になります。処理の動きは main関数のコードを追って見ましょう。
２９行目のunsignedと言うキーワードを説明しようと思います。これが付くとその変数はマイナス無しの数値を保持することになります。charの場合、元々使用できる数値の範囲は-128～127までだったので、マイナスを使用しないとなると使用できるデータ範囲が0～255までに変更します。
３５～３９行目は２９行目で宣言した変数に１加算しながら、メモリ内容を表示しています。繰り返し回数が２５６回なので、２５６回目のループでは0～255と範囲を超えて２５５に１を加算使用します。そのような時、cの中のデータはどのような動きをするのでしょうか。

実行してみると、上記のような結果になります。 一番左の数値がその時のcの値です。真ん中がアドレス（無視しましょう）です。一番右が数値を２進数で表現したもの（参考にしてね）になります。結果を見るとcは0から始まり255まで出力していますね。255まで出力した後、0に戻っています。これが答えになります。Ｃ言語では宣言した変数の有効範囲を超えた場合、元の状態に戻ってしまいます。時計の針が繰り返し回っているかのように、同じデータ範囲をぐるぐる回っているのです。そして、この元に戻る現象のことをオーバーフローと言います。