Ohjelmointi tarkoittaa tietokoneohjelman kirjoittamista. Tietokone suorittaa vain konekielisiä ohjelmia. Konekieli on ihmiselle vaikeaselkoista, joten ihmiset eivät kirjoita ohjelmia konekielellä vaan jollakin ohjelmointikielellä. Tätä ihmisen kirjoittamaa "tekstiä" kutsutaan lähdekoodiksi (tai koodiksi). Tämän vuoksi ohjelman kirjoittamista kutsutaan myös koodaamiseksi.

Kuten sanottu tietokone ei siis osaa suorittaa ihmisen kirjoittamaa lähdekoodia, vaan se on ensin muutettava konekieliseksi. Muuttaminen voi tapahtua joko kääntäjän tai tulkin avulla. Kääntäminen tarkoittaa sitä, että kääntäjäksi kutsuttu tietokone-ohjelma lukee lähdekoodin sisältävän tiedoston ja muodostaa sen perusteella uuden tiedoston, joka on konekielinen. Tämä konekielinen tiedosto voidaan nyt suorittaa tietokoneella, eikä sen suorittamiseksi tarvita enää lähdekoodia, eikä kääntäjää. Kääntäjän muodostama konekielinen tiedosto voidaan siirtää toiseen koneeseen ja suorittaa siinä vaikkei tässä koneessa ole mainittua kääntäjää eikä lähdekoodia.

Tulkitseminen tarkoittaa sitä, että uutta erillistä tiedostoa (konekielistä) ei muodosteta, vaan aina kun ohjelma suoritetaan tulkki lukee lähdekoodin ja antaa konekielisen koodin tietokoneen suoritettavaksi ikään kuin lennosta. Tällä tavalla luodun sovelluksen voi suorittaa vain koneessa, jossa on mainittu tulkki.

Osa ohjelmointikielistä on käännettäviä ja osa tulkittavia. Käännettäviä ohjelmointikieliä ovat esimerkiksi C ja C++. Java ja C# käännetään yleensä välikieleksi, joka suoritetaan ajonaikaisessa ympäristössä. Tulkittavia kieliä ovat esimerkiksi Python ja PHP. JavaScript suoritetaan yleensä selaimen tai muun ajonaikaisen ympäristön avulla.

Tietokoneohjelman eli sovelluksen kannalta tietokoneen keskeisimmät osat ovat prosessori, kiintolevy ja keskusmuisti (RAM). Käyttäjän kirjoittama lähdekoodi ja kääntäjän tuottama konekielinen tiedosto tallennetaan kiintolevylle, jossa tiedostot säilyvät myös koneen sammuttamisen jälkeen. Kun ohjelma käynnistetään, se tai osa siitä ladataan keskusmuistiin. Keskusmuisti on jaettu tavun (8 bittiä) kokoisiin lohkoihin eli muistipaikkoihin. Suoritin suorittaa ohjelmaa lukemalla peräkkäisiä muistipaikkoja alueelta, johon ohjelmakoodi on tallennettu, ja tulkitsemalla lukemansa bittijonot konekielisiksi käskyiksi. Kullakin muistipaikalla on osoite, jota tarvitaan kertomaan suorittimelle, mistä muistipaikasta sen tulee kulloinkin lukea tietoa.

Oheinen kuva havainnollistaa keskusmuistin rakennetta ja muistipaikkojen osoitteita. Kuhunkin muistipaikkaan voi siis tallentaa yhden tavun eli 8 bittiä.

Seuraavassa esimerkissä luodaan merkkityyppinen muuttuja nimeltään myVariable ja sen arvoksi sijoitetaan a-kirjain. Sitten tulostetaan:

• muuttujan arvo
• muuttujan osoite
• muuttujan arvo desimaalimuodossa

Alla on esimerkin lähdekoodi:

#include <stdio.h>

int main()
{
    char myVariable='a';
    printf("Muuttujan myVariable arvo = %c\n",myVariable);
    printf("Muuttujan myVariable osoite = %p\n",&myVariable);
    printf("Muuttujan myVariable arvo desimaalimuodossa = %d\n",myVariable);

    return 0;
}

Ja ohjelma tulostaa seuraavat rivit:

Muuttujan myVariable arvo = a
Muuttujan myVariable osoite = 00000065eb7ff92f
Muuttujan myVariable arvo desimaalimuodossa = 97

Nyt tietokoneen muistissa on seuraavanlainen data

Binääriluku 0110 0001 on desimaalimuodossa luku 97. ASCII-merkkikoodauksessa se vastaa merkkiä a. ASCII-merkit löytyvät esimerkiksi sivulta https://www.asciitable.com/

Huomaa:

• Desimaaliluku arkikielessä tarkoittaa usein lukua, jossa on desimaaliosa, kuten 3,14.
• Desimaalimuoto tietotekniikassa tarkoittaa kymmenjärjestelmän mukaista esitystä.
• Edellä 00000065eb7ff92f on heksadesimaaliluku.

Tämän kurssin kannalta heksadesimaalilukujen ymmärtäminen ei ole tärkeää, mutta voit lukea niistä sivulta https://fi.wikipedia.org/wiki/Heksadesimaalij%C3%A4rjestelm%C3%A4

#include <stdlib.h>

int* dyn = (int*)malloc(100 * sizeof(int)); // varataan 100 intin taulukko

free(dyn); // vapautetaan varattu muisti

C-ohjelmointikieli kehitettiin 1970-luvulla, ja se on edelleen yksi laajimmin käytetyistä ohjelmointikielistä. Myöhemmin C-kielestä kehitettiin laajennettu ohjelmointikieli C++, johon lisättiin muun muassa olio-ohjelmoinnin ominaisuuksia.

C-kielisiä ohjelmia voidaan kehittää eri käyttöjärjestelmissä, kuten Windowsissa, Linuxissa ja macOS:ssä. Näissä ympäristöissä käytetään yleensä kyseiselle käyttöjärjestelmälle sopivia C-kääntäjiä, jotka muuntavat ohjelmakoodin tietokoneen suoritettavaksi konekieleksi.

#include "omaheader.h"
#include <stdio.h>

#ifndef OMAHEADER_H
#define OMAHEADER_H

// Sisältöä

#endif

inline int nelio(int luku)
{
    return luku * luku;
}

int tulos = nelio(5);

int tulos = 5 * 5;