#import "../PageTemplate.typ": *
#import "@preview/i-figured:0.2.4"

= ภาษาซี (C Programming Language) <cprogramming>

#i ภาษาซีเป็นภาษาโปรแกรมสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970 โดยเดนนิสริตชีและยังคงได้รับความนิยมและใช้งานอย่างกว้างขวางด้วยการออกแบบภาษาซีทำให้โปรแกรมเมอร์สามารถเข้าถึงคุณลักษณะต่างๆของสถาปัตยกรรมซีพียูทั่วไปได้โดยตรง ซึ่งปรับแต่งให้เหมาะกับชุดคำสั่ง เป้าหมาย ภาษาซี ถูกนำมาใช้และยังคงนำมาใช้ในการพัฒนาระบบปฏิบัติการไดรเวอร์อุปกรณ์และสแต็กโปรโตคอลแต่การใช้งานในซอฟต์แวร์แอปพลิเคชั่นกำลังลดลงภาษาซีถูกนำมาใช้ในคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่สุดไปจนถึงไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็กที่สุดและระบบฝังตัว

#i
ภาษาซีเป็นภาษาเชิงกระบวนการที่จำเป็นรองรับการเขียนโปรแกรมแบบมีโครงสร้างขอบเขตตัวแปรเชิงศัพท์และการเรียกซ้ำด้วยระบบชนิดข้อมูลแบบคงที่ภาษาซีถูกออกแบบมาเพื่อการคอมไพล์เพื่อให้สามารถเข้าถึงหน่วยความจำ และโครงสร้างภาษา ในระดับต่ำซึ่งแมปกับคำสั่งเครื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั้งหมดนี้รองรับรันไทม์ขั้นต่ำ แม้จะมีความสามารถในระดับต่ำ แต่ภาษาซีก็ถูกออกแบบมาเพื่อสนับสนุนการเขียนโปรแกรมข้ามแพลตฟอร์ม โปรแกรมซี ที่สอดคล้องกับมาตรฐานที่เขียนขึ้นโดยคำนึงถึงความสามารถในการพกพาสามารถคอมไพล์สำหรับแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์และระบบปฏิบัติการที่หลากหลาย โดยมีการเปลี่ยนแปลงซอร์สโคดเพียงเล็กน้อย

#i แม้ว่าทั้งภาษาซีและไลบรารีมาตรฐานของภาษา ซีจะไม่ได้มีคุณสมบัติยอดนิยมบางอย่างที่พบในภาษาอื่น แต่ก็มีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะรองรับคุณสมบัติเหล่านั้นได้ ตัวอย่างเช่นการวางแนววัตถุและการเก็บขยะนั้นจัดทำโดยไลบรารีภายนอก GLib Object System และ Boehm garbage collector ตามลำดับ

#i ตั้งแต่ปี 2000 เป็นต้นมาภาษาซี ได้รับการจัดอันดับอย่างต่อเนื่องให้อยู่ในอันดับสี่ภาษาสูงสุดในดัชนี TIOBE ซึ่งเป็นการวัดความนิยมของภาษาการเขียนโปรแกรม

== ตัวอย่าง "hello, world"

#i โดยการเรียนภาษาเขียนโปรแกรมใหม่ ๆ ต้องเริ่มด้วยการเขียนโปรแกรมในภาษานั้น ๆ โดยโปรแกรมแรกที่จะเขียนนั้นเหมือน ๆ กันในทุกภาษา คือการพิมพ์ "hello, world"

```c
#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello, world\n");
}
```

#i คุณสามารถบันทึกไฟล์นี้เป็นไฟล์ที่มีส่วนขยายไฟล์ `.c` เช่น `hello.c` ได้เลย แต่การจะรันโปรแกรมนี้นั้นขึ้นอยู่กับระบบปฏิบัติการของคุณ ตัวอย่างเช่นบนระบบที่มีชุดคอมไพเลอร์ GCC (หรือ MinGW สำหรับเวอร์ชันบน Windows) ติดตั้งอยู่สามารถใช้คำสั่ง

```bash
cc hello.c
```

เพื่อคอมไพล์ไฟล์ได้ หากคุณไม่ได้ทำอะไรผิดพลาดไป เช่นการพิมพ์ตกหรือการสะกดผิด การคอมไพล์จะดำเนินการไปอย่างเงียบ ๆ และสร้างไฟล์ไบนารีชื่อ `a.out` ออกมา คุณสามารถรันไฟล์นั้นบนเทอร์มินัลของคุณได้โดยการพิมพ์ `./a.out` แล้วจึงจะได้ข้อความดังต่อไปนี้ออกมา

```
hello, world
```

#i โดยโปรแกรมภาษา C นั้น ไม่ว่าจะขนาดใด จะประกอบไปด้วยฟังก์ชันและตัวแปร โดยฟังก์ชันจะประกอบไปด้วยสเตตเมนต์ (statements) ที่ระบุสิ่งที่โปรแกรมจะต้องกระทำ และตัวแปรนั้นกำหนดค่าที่จะถูกใช้งานในการกระทำเหล่านั้น โดยในตัวอย่างมีฟังก์ชันชื่อ `main` ซึ่งปกติแล้วคุณมีอิสระในการตั้งชื่อฟังก์ชันว่าอะไรก็ได้ แต่ฟังก์ชัน `main` นั้นพิเศษ เพราะโปรแกรมของคุณนั้นมีจุดเริ่มต้นที่ `main` ดังนั้น โปรแกรมทุกโปรแกรมต้องมี `main` อยู่สักที่

#i โดยปกติแล้วฟังก์ชัน `main` นั้นจะเรียกใช้ฟังก์ชันอื่น ๆ เพื่อทำงานให้มัน โดยอาจเป็นฟังก์ชันที่คุณเขียน หรือฟังก์ชันที่มาจากไลบรารีที่คุณใช้งาน ในบรรทัดแรกของโปรแกรมตัวอย่าง

```c
#include <stdio.h>
```

มีหน้าที่ในการนำเข้าข้อมูลเกี่ยวกับไลบรารีอินพุต/เอาต์พุตมาตรฐาน โดยบรรทัดนี้นั้นอยู่ในไฟล์ ภาษา C หลายไฟล์ เนื่องจากการแสดงผลข้อมูลนั้นเป็นการกระทำที่ถูกกระทำบ่อย

#i หนึ่งในวิธีการโอนถ่ายข้อมูลระหว่างฟังก์ชันคือการมอบรายการของข้อมูลที่ต้องการมอบให้แก่ฟังก์ชัน โดยค่าที่มอบให้ฟังก์ชันเหล่านั้นมีชื่อเรียกว่า อาร์กิวเมนต์ (arguments) ซึ่งวงเล็บที่ตามหลังชื่อฟังก์ชันนั้นคือวงเล็บที่จะครอบรายการอาร์กิวเมนต์ โดยในตัวอย่างฟังก์ชัน `main` นั้นไม่หวังค่าอาร์กิวเมนต์ใด ๆ สังเกตได้จาก `()` ที่เป็นรายการที่ว่างปล่าว

#i สเตตเมนต์ที่อยู่ภายในฟังก์ชันนั้นจะถูกครอบด้วยวงเล็บปีกกา `{}` ซึ่งในฟังก์ชัน `main` มีแค่ 1 สเตตเมนต์ คือ

```c
printf("hello, world\n");
```

#i โดยฟังก์ชันนั้นจะถูกเรียกใช้ได้โดยการเรียกชื่อมัน ตามด้วยรายการอาร์กิวเมนต์ที่ถูกครอบด้วยวงเล็บ ดังนั้น สเตตเมนต์นี้จึงมีการเรียกใช้ฟังก์ชัน `printf` ด้วยอาร์กิวเมนต์ `"hello, world\n"` โดยที่ `printf` เป็นฟังก์ชันจากไลบรารีที่ทำการพรินต์ข้อมูล (ซึ่งการพรินต์ในที่นี้คือการแสดงผลข้อความบนหน้าจอในเทอร์มินัล) และข้อมูลที่มันแสดงนั้นก็คือรายการอักขระที่ถูกครอบอยู่ด้วยเครื่องหมายอัญประกาศนั่นเอง

#i รายการอักขระที่ถูกครอบด้วยเครื่องหมายอัญประกาศ เช่น `"hello, world\n"` นั้นมีชื่อเรียกว่า character string หรือ string constant และในตัวอย่างนี้นั้น เราจะมีการใช้รายการอักขระนี้เป็นเพียงแค่อาร์กิวเมนต์ของ `printf` และฟังก์ชันอื่น ๆ

#i ลำดับตัวอักษร `\n` ในสตริงคือสัญกรณ์ภาษา C สำหรับ#emph[ตัวอักษรบรรทัดใหม่] ซึ่งเมื่อถูกพรินต์แล้วจะให้เอาต์พุตไปอยู่ทางด้านซ้ายของบรรทัดใหม่ โดยหากไม่ใส่ `\n` (ซึ่งคุณสามารถทดลองได้เลย) คุณจะพบว่าไม่มีการขึ้นบรรทัดใหม่ของข้อความ และคุณต้องใช้ `\n` ในการขึ้นบรรทัดใหม่ และหากคุณลองทำแบบนี้:

```c
printf("Hello, world
");
```

คอมไพเลอร์ภาษา C นั้นจะแสดงข้อความแสดงข้อผิดพลาดขึ้นมา

#i `printf` นั้นจะไม่มีทางใส่ตัวอักษรขึ้นบรรทัดใหม่ให้โดยอัตโนมัติ ดังนั้นคุณสามารถเรียกใช้ฟังก์ชันหลาย ๆ ครั้งเพื่อค่อย ๆ สร้างเอาต์พุตออกมาได้ โดยที่โปรแกรมแรกของเราจะสามารถเขียนแบบนี้ได้

```c
#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello, ");
    printf("world");
    printf("\n");
}
```

แล้วข้อความที่แสดงออกมาจะยังคงเดิม

#i คุณสามารถสังเกตได้ว่า `\n` นั้นจะแทนตัวอักษรตัวเดียว โดยสัญกรณ์ _escape sequence_ เช่น `\n` คือรูปแบบในการเขียนตัวอักษรที่อาจพิมพ์ได้ยากหรือตัวอักษรล่องหน โดยสัญกรณ์อื่น ๆ ในประเภทเดียวกันมีตัวอย่างเช่น `\t` สำหรับตัวอักษรแท็บ, `\b` สำหรับ backspace, `\"` สำหรับการพิมพ์สัญลักษณ์อัญประกาศ (ไม่เช่นนั้นตัวอักษรอัญประกาศจะถูกถือว่าเป็นตัวอักษรในการเริ่มต้น/สิ้นสุดของสตริง), และ `\\` สำหรับการพิมพ์ตัวอักษร backslash เอง

== ตัวแปร (Variables)

#i ตัวแปรในภาษา C เบื้องต้นแล้วประกอบไปด้วยประเภทของข้อมูล และชื่อตัวแปร โดยที่ชื่อตัวแปรนั้นสามารถเป็นรายการที่ถูกแบ่งด้วยเครื่องหมายจุลภาคได้ด้วยเช่นกัน ตัวอย่างคือ

```c
int data;
float a, b, c;
```

== ประเภทข้อมูล (Data Types)

#i ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับตัวเลขมักมีประเภท *unsigned* และ *signed* โดยความแตกต่างหากอธิบายสั้น ๆ คือ

- *Signed (มีเครื่องหมาย):* ตัวเลขที่สามารถติดลบได้ ระยะข้อมูลตัวอย่างคือ -128 ถึง 127
- *Unsigned (ไม่มีเครื่องหมาย):* ตัวเลขที่ไม่สามารถติดลบได้ ระยะข้อมูลตัวอย่างคือ 0 ถึง 255

#i จะสังเกตได้ว่า ข้อมูลประเภท unsigned นั้นสามารถเก็บตัวเลขบวกได้จำนวนมากกว่า คือสูงสุดที่ 255 แต่หากนำค่าสัมบูรณ์ (absolute value) ของระยะข้อมูลแบบ signed มาบวกกัน เช่น\ #math.equation($|-128| + |127|$, alt: "ค่าสัมบูรณ์ของ -128 บวกค่าสัมบูรณ์ของ 127") จะพบว่าได้ค่า 255 หมายความว่า จริง ๆ แล้วข้อมูลประเภท signed สามารถเก็บข้อมูลได้ 255 ตัวเลขเช่นกัน เพียงแต่ว่าครึ่งหนึ่งของตัวเลขที่สามารถเก็บได้เป็นตัวเลขติดลบ

*หมายเหตุ:* เลขคณิตจำนวนเต็มมีนิยามแตกต่างกันสำหรับชนิดจำนวนเต็มแบบ signed และ unsigned โปรดดูตัวดำเนินการเลขคณิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งการโอเวอร์โฟลว์จำนวนเต็ม

=== ประเภทบูลีน (Boolean)

*หมายเหตุ:* ประเภทบูลีนนั้นถูกนำเสนอครั้งแรกในมาตรฐาน C99

โดยการกล่าวถึงประเภทข้อมูลบูลีนนั้น ในประวัติของภาษา C แล้วมีสองแบบ

- `_Bool` (และมีมาโคร `bool`): จนถึงมาตรฐาน C23
- `bool` (ที่ไม่ใช่แค่มาโคร): มีตั้งแต่มาตรฐาน C23

=== ประเภทจำนวนเต็ม (Integer)

- `short int` (หรืออีกชื่อหนึ่งคือ `short` และสามารถใช้คีย์เวิร์ด `signed` ได้)
- `unsigned short int` (หรือ `unsigned short`)
- `int` (หรือ `signed int`) \
  คือประเภทข้อมูลตัวเลขที่ปกติที่สุด และจะถูกการันตีว่าจะมีขนาดขั้นต่ำ 16 บิตเสมอ โดยระบบทั่วไปส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะเป็น 32 บิต
- `unsigned int` (หรือเพียงแค่ `unsigned`): คือประเภท `int` ในแบบ `unsigned`, มี modulo arithmetic, และเหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนแปลงบิต
- `long int` (หรือ `long`)
- `unsigned long int` (หรือ `unsigned long`)

#pagebreak()

- มีเพิ่มตั้งแต่ C99:
  - `long long int` (หรือ `long long`)
  - `unsigned long long int` (หรือ `unsigned long long`)
- มีเพิ่มตั้งแต่ C23:
  - `_BitInt(n)` (หรือ `signed _BitInt(n)`): ประเภทข้อมูล signed แบบมีขนาดชัดเจน โดย n แทนด้วยจำนวนบิต (รวมถึงบิตเครื่องหมาย และ n จะต้องไม่มากกว่า `BITINT_MAXWIDTH` จากไฟล์ `<limits.h>`)
  - `unsigned _BitInt(n)`: เหมือนข้างต้น เพียงแค่เป็นประเภท unsigned (และไม่มีบิตเครื่องหมาย)

และเหมือนประเภทข้อมูลอื่น ๆ คุณสามารถเรียงคีย์เวิร์ดแบบใดก็ได้ เช่น `unsigned long long int` และ `long int unsigned long` นั้นเหมือนกัน

ตารางต่อไปนี้สรุปประเภทตัวเลขทั้งหมดและคุณสมบัติของมัน

#show table.cell.where(y: 1): strong
#show table.cell: set par(justify: false, leading: 0.5em)

#show figure: i-figured.show-figure.with(level: 4)

#figure(
  table(
    columns: 7,
    align: horizon + center,
    table.header(
      table.cell([ชื่อประเภท], rowspan: 2),
      table.cell([ประเภทเทียบเท่า], rowspan: 2),
      table.cell([จำนวนบิตตามรูปแบบข้อมูล], colspan: 5),
      [มาตรฐาน C],
      [LP32],
      [ILP32],
      [LLP64],
      [LP64],
    ),
    table.cell(`char`, align: left),
    `char`,
    table.cell([อย่างน้อย\ *8*], rowspan: 3),
    table.cell([*8*], rowspan: 3),
    table.cell([*8*], rowspan: 3),
    table.cell([*8*], rowspan: 3),
    table.cell([*8*], rowspan: 3),
    table.cell(`signed char`, align: left),
    `signed char`,
    table.cell(`unsigned char`, align: left),
    `unsigned char`,

    table.cell(`short`, align: left),
    table.cell(`short int`, rowspan: 4),
    table.cell([อย่างน้อย\ *16*], rowspan: 6),
    table.cell([*16*], rowspan: 6),
    table.cell([*16*], rowspan: 6),
    table.cell([*16*], rowspan: 6),
    table.cell([*16*], rowspan: 6),
    table.cell(`short int`, align: left),
    table.cell(`signed short`, align: left),
    table.cell(`signed short int`, align: left),
    table.cell(`unsigned short`, align: left),
    table.cell([`unsigned`\ `short int`], rowspan: 2),
    table.cell(`unsigned short int`, align: left),

    table.cell(`int`, align: left),
    table.cell(`int`, rowspan: 3),
    table.cell([อย่างน้อย\ *16*], rowspan: 5),
    table.cell([*16*], rowspan: 5),
    table.cell([*32*], rowspan: 5),
    table.cell([*32*], rowspan: 5),
    table.cell([*32*], rowspan: 5),
    table.cell(`signed`, align: left),
    table.cell(`signed int`, align: left),
    table.cell(`unsigned`, align: left),
    table.cell([`unsigned int`], rowspan: 2),
    table.cell(`unsigned int`, align: left),

    table.cell(`long`, align: left),
    table.cell(`long int`, rowspan: 4),
    table.cell([อย่างน้อย\ *32*], rowspan: 6),
    table.cell([*32*], rowspan: 6),
    table.cell([*32*], rowspan: 6),
    table.cell([*32*], rowspan: 6),
    table.cell([*64*], rowspan: 6),
    table.cell(`long int`, align: left),
    table.cell(`signed long`, align: left),
    table.cell(`signed long int`, align: left),
    table.cell(`unsigned long`, align: left),
    table.cell([`unsigned`\ `long int`], rowspan: 2),
    table.cell(`unsigned long int`, align: left),
  ),
  caption: [ขนาดของข้อมูลเป็นบิต],
)

#pagebreak()

#figure(
  table(
    columns: 7,
    align: horizon + center,
    table.header(
      table.cell([ชื่อประเภท], rowspan: 2),
      table.cell([ประเภทเทียบเท่า], rowspan: 2),
      table.cell([จำนวนบิตตามรูปแบบข้อมูล], colspan: 5),
      [มาตรฐาน C],
      [LP32],
      [ILP32],
      [LLP64],
      [LP64],
    ),
    table.cell(`long long`, align: left),
    table.cell([`long long int` (C99)], rowspan: 4),
    table.cell([อย่างน้อย\ *64*], rowspan: 6),
    table.cell([*64*], rowspan: 6),
    table.cell([*64*], rowspan: 6),
    table.cell([*64*], rowspan: 6),
    table.cell([*64*], rowspan: 6),
    table.cell(`long long int`, align: left),
    table.cell(`signed long long`, align: left),
    table.cell(`signed long long int`, align: left),
    table.cell(`unsigned long long`, align: left),
    table.cell([`unsigned long`\ `long int` (C99)], rowspan: 2),
    table.cell(`unsigned long long int`, align: left),
  ),
  caption: [ขนาดของข้อมูลเป็นบิต (ต่อ)],
)

และนอกจากค่าบิตขั้นต่ำ มาตรฐาน C นั้นการันตีว่า:

#i ```c 1``` == ```c sizeof(char)``` #sym.lt.eq ```c sizeof(short)``` #sym.lt.eq ```c sizeof(int)``` #sym.lt.eq ```c sizeof(long)``` #sym.lt.eq ```c sizeof(long long)```

*หมายเหตุ:* เงื่อนไขนี้อนุญาตกรณีสุดขีดที่ทุกประเภทมีขนาด 64 บิตและ `sizeof` คืนค่า `1` สำหรับทุกประเภท

==== รูปแบบข้อมูล (data model)

#i รูปแบบข้อมูล หรือ data model คือรูปแบบการเก็บข้อมูลของโปรแกรมซึ่งเป็นสิ่งที่กำหนดขนาดของตัวแปร โดยรูปแบบข้อมูลนั้นจะถูกกำหนดโดยแพลตฟอร์มเป้าหมาย ซึ่งมีหน่วยประมวลผลและระบบปฏิบัติการเป็นปัจจัยหลัก โดยตามตารางในหัวข้อก่อนหน้า หลัก ๆ แล้วมีรูปแบบข้อมูลอยู่ 4 รูปแบบ คือ LP32, ILP32, LLP64, และ LP64 ซึ่งหากต้องการหาความหาย L หมายถึง Long, P หมายถึง Pointer, และ I หมายถึง Integer (จำนวนเต็ม) แล้วตามด้วยเลขบิต ดังนั้น สรุปแล้วจึงจะมีความหมายดังนี้

ระบบ 32 บิต:
- LP32 หรือ 2/4/4: `long` และ Pointer มีขนาด 32 บิต
  - Win16 API
- ILP32 หรือ 4/4/4: `int`, `long`, และ Pointer มีขนาด 32 บิต
  - Win32 API
  - ระบบ Unix และเสมือน Unix (Linux, Mac OS X)

ระบบ 64 บิต:
- LLP64 หรือ 4/4/8: `long long` และ Pointer มีขนาด 64 บิต
  - Win64 API
- LP64 หรือ 4/8/8: `long` และ Pointer มีขนาด 64 บิต
  - ระบบ Unix และเสมือน Unix (Linux, Mac OS X)

#i รูปแบบอื่น ๆ นั้นหาได้ยาก ตัวอย่างเช่น ILP64 (8/8/8: `int`, `long`, และ Pointer ขนาด 64 บิต) ที่มีการใช้งานแค่ในระบบ Unix 64 บิตช่วงเริ่มต้น (เช่น Unicos บน Cray)

และโปรดจำไว้ว่า ตัวเลขที่มีขนาดแน่นอนนั้นมีให้ใช้งานใน `<stdint.h>` ตั้งแต่ C99

=== ประเภทจำนวนทศนิยมจริง (Real floating types)

ภาษา C นั้นมีประเภทข้อมูลสำหรับแทนตัวเลขทศนิยมจริง 3 (หรือ 6 ตั้งแต่ C23) ประเภท

- `float`: จำนวนทศนิยมความแม่นยำเดี่ยว ตรงกับฟอร์แมตมาตรฐาน IEEE-754 binary32 หากรองรับ
- `double`: จำนวนทศนิยมความแม่นยำสองเท่า ตรงกับฟอร์แมตมาตรฐาน IEEE-754 binary64 หากรองรับ
- `long double`: จำนวนทศนิยมความแม่นยำเพิ่มเติม ตรงกับฟอร์แมตมาตรฐาน IEEE-754 binary128 หากรองรับ มิฉะนั้นจะตรงกับ IEEE-754 binary64-extended หากรองรับ มิฉะนั้นจะตรงกับรูปแบบจำนวนทศนิยมที่ไม่ตรงกับมาตรฐาน IEEE-754 รูปแบบใดก็ได้ตราบใดที่มีความแม่นยำกว่า binary64 และระยะข้อมูลนั้นอย่างน้อยก็ต้องดีเท่า binary64 และหากไม่รองรับทั้งหมดนั้น จะตรงกับฟอร์แมตมาตรฐาน IEEE-754 binary64
  - รูปแบบ binary128 นั้นถูกใช้โดยระบบ HP-UX, SPARC, MIPS, ARM64, และ z/OS บางระบบ
  - รูปแบบ IEEE-754 binary64-extended ที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายที่สุดคือรูปแบบความแม่นยำเพิ่มเติม 80 บิต x87 ซึ่งถูกใช้โดยสถาปัตยกรรม x86 และ x86-64 บางระบบ (การยกเว้นที่ควรพูดถึงคือ MSVC ที่กำหนดให้ `long double` อยู่ในรูปแบบเดียวกันกับ `double`, เช่น binary64)

เมื่อใช้มาตรฐาน C ตั้งแต่ C23 เป็นต้นไปและหากแพลตฟอร์มของคุณใช้งานคอนแสตนต์มาโคร `__STDC_IEC_60559_DFP__` ข้อมูลประเภทตัวเลขทศนิยมดังต่อไปนี้จะถูกรองรับด้วย:

- `_Decimal32`: แทนรูปแบบมาตรฐาน IEEE-754 decimal32
- `_Decimal64`: แทนรูปแบบมาตรฐาน IEEE-754 decimal64
- `_Decimal128`: แทนรูปแบบมาตรฐาน IEEE-754 decimal128

มิฉะนั้น ประเภทตัวเลขทศนิยมเพิ่มเติมเหล่านี้จะไม่ถูกรองรับ

ข้อมูลประเภททศนิยมอาจรองรับค่าพิเศษเพิ่มเติมได้แก่

- อนันต์ (Infinity, ทั้งบวกและลบ)
- ศูนย์ติดลบ, `-0.0` โดยมีค่าเท่ากับศูยน์ที่ติดบวก แต่อาจมีความหมายในบางสมการ เช่น `1.0 / 0.0 == INFINITY` แต่ `1.0 / -0.0 == -INFINITY`
- ไม่ใช่ตัวเลข (not-a-number; NaN) ซึ่งไม่เท่ากับอะไรเลย (รวมถึงตัวมันเอง)

ทศนิยมจำนวนจริงสามารถถูกใช้กับตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ได้ *+ - / \** และฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์จาก `<math.h>` โดยทั้งตัวดำเนินการและฟังก์ชันจากไลบรารีนั้นสามารถก่อให้เกิดการแสดงข้อผิดพลาดของจำนวนทศนิยมได้และจะตั้งค่า `errno`

=== ประเภทจำนวนทศนิยมซับซ้อน (Complex floating types)

#i ประเภทข้อมูลจำนวนทศนิยมซับซ้อนนั้นเป็นประเภทที่แทนตัวเลขเชิงซ้อน (complex number) นั้นคือ ตัวเลขที่สามารถถูกเขียนแทนเป็นผลรวมของจำนวนจริงและจำนวนจริงที่คูณด้วยจำนวนจินตภาพ: #math.equation($a + b i$, alt: "a บวก b i")

ประเภทจำนวนเชิงซ้อนมีอยู่สามประเภท ได้แก่

- ```c float _Complex``` (และสามารถใช้ ```c float complex``` ได้เช่นกันหากนำเข้า `<complex.h>`)
- ```c double _Complex``` (และสามารถใช้ ```c double complex``` ได้เช่นกันหากนำเข้า `<complex.h>`)
- ```c long double _Complex``` (และสามารถใช้ ```c long double complex``` ได้เช่นกันหากนำเข้า `<complex.h>`)

*หมายเหตุ:* เหมือนกับประเภทอื่น ๆ สามารถพิมพ์คีย์เวิร์ดในลำดับใดก็ได้ ```c long double complex```, ```c complex long double``` และแม้แต่ ```c double complex long``` นั้นคือประเภทข้อมูลเดียวกัน

=== ประเภทจำนวนทศนิยมจินตภาพ (Imaginary floating types)

#i ประเภทข้อมูลจำนวนทศนิยมจินตภาพนั้นเป็นประเภทที่แทนตัวเลขจินตภาพ (imaginary number) นั้นคือ ตัวเลขที่สามารถถูกเขียนแทนเป็นจำนวนจริงที่คูณด้วยจำนวนจินตภาพ: #math.equation($b i$, alt: "b i")

ประเภทจำนวนเชิงซ้อนมีอยู่สามประเภท ได้แก่

- ```c float _Imaginary``` (และสามารถใช้ ```c float imaginary``` ได้เช่นกันหากนำเข้า `<complex.h>`)
- ```c double _Imaginary``` (และสามารถใช้ ```c double imaginary``` ได้เช่นกันหากนำเข้า `<complex.h>`)
- ```c long double _Imaginary``` (และสามารถใช้ ```c long double imaginary``` ได้เช่นกันหากนำเข้า `<complex.h>`)

*หมายเหตุ:* เหมือนกับประเภทอื่น ๆ สามารถพิมพ์คีย์เวิร์ดในลำดับใดก็ได้ ```c long double imaginary```, ```c imaginary long double``` และแม้แต่ ```c double imaginary long``` นั้นคือประเภทข้อมูลเดียวกัน

=== ประเภทตัวอักษร (Character)

- `signed char`: ประเภทสำหรับตัวอักษรแบบ signed
- `unsigned char`: ประเภทสำหรับตัวอักษรแบบ unsigned
- `char`: ประเภทสำหรับตัวอักษรแบบไม่ระบุระยะข้อมูล ซึ่งสามารถเท่ากับ `signed char` หรือ `unsigned char` ก็ได้ขึ้นอยู่กับแพลตฟอร์มและคอมไพเลอร์ แต่อย่างไรก็ตาม `char` นั้นไม่ใช่เพียงแค่มาโครที่ลิงก์ไปยังประเภทอื่น ๆ แต่ `char` คือประเภทของมันเอง

=== คีย์เวิร์ด

- `bool`, `true`, `false`, `char`, `int`, `short`, `long`, `signed`, `unsigned`, `float`, `double`.
- `_Bool`, `_BitInt`, `_Complex`, `_Imaginary`, `_Decimal32`, `_Decimal64`, `_Decimal128`.

=== ระยะค่าที่เก็บได้

#i ตารางต่อไปนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับขอบเขตของประเภทข้อมูลต่าง ๆ

#i ก่อนมาตรฐาน C23 มาตรฐาน C อนุญาตการแทนตัวเลขแบบใดก็ได้ และระยะขั้นต่ำของตัวเลข N บิตคือ #math.equation($-(2^(N-1)-1)$, alt: "ลบ 2 ยกกำลัง N ลบ 1 ทั้งหมดลบ 1") ถึง
#math.equation($+2^(N-1)-1$, alt: "บวก 2 ยกกำลัง N ลบ 1 ทั้งหมดลบ 1") (เช่น *-127* ถึง *127* สำหรับประเภทตัวเลข 8 บิต) ซึ่งตรงกับขอบเขตของส่วนเติมเต็มหนึ่ง (one's complement) หรือการแทนจำนวนมีเครื่องหมาย (sign-and-magnitude)

#i อย่างไรก็ตาม รูปแบบข้อมูลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งหมด (รวมถึง ILP32, LP32, LP64, และ LLP64) และคอมไพเลอร์ C เกือบทั้งหมดใช้การแทนตัวเลขแบบส่วนเติมเต็มสอง (two's complement) (มีข้อยกเว้นที่ทราบแค่บางคอมไพเลอร์สำหรับระบบ UNISYS) และตั้งแต่มาตรฐาน C23 มันคือการแทนตัวเลขแบบเดียวที่ถูกอนุญาตให้ใช้โดยมาตรฐาน และมีขอบเขตที่แน่นอนระหว่าง
#math.equation($-2^(N-1)$, alt: "ลบ 2 ยกกำลัง N ลบ 1") ถึง
#math.equation($+2^(N-1)-1$, alt: "บวก 2 ยกกำลัง N ลบ 1 ทั้งหมดลบ 1") (เช่น *-128* ถึง *127* สำหรับประเภทตัวเลข 8 บิต)

(มีการเพิ่มจุลภาคในทศนิยมเพื่อเพิ่มความสะดวกในการอ่าน)

#show table.cell.where(x: 0): strong
#show math.equation.where(block: true): set block(spacing: 0.6em)
#show math.equation: set text(font: "Noto Sans Math")
#set list(indent: 0em)

#figure(
  table(
    columns: 5,
    align: horizon + center,
    table.header(
      table.cell([ประเภท], rowspan: 2),
      table.cell([ขนาด\ (บิต)], rowspan: 2),
      table.cell([รูปแบบ], rowspan: 2),
      table.cell([ระยะค่า], colspan: 2),
      [โดยประมาณ], [แน่นอน],
    ),
    table.cell([ตัวอักษร], rowspan: 4),
    table.cell([8], rowspan: 2),
    [signed],
    [],
    [*-128* ถึง *127*],

    [unsigned],
    [],
    [*0* ถึง *255*],

    [16],
    [UTF-16],
    [],
    [*0* ถึง *65535*],

    [32],
    [UTF-32],
    [],
    [*0* ถึง *1114111 (0x10ffff)*],

    table.cell([จำนวน\ เต็ม], rowspan: 6),
    table.cell([16], rowspan: 2),
    [signed],
    [*± 3.27 · 104*],
    [*-32768* ถึง *32767*],

    [unsigned],
    [*0* ถึง *6.55 · 104*],
    [*0* ถึง *65535*],

    table.cell([32], rowspan: 2),
    [signed],
    [*± 2.14 · 109*],
    [*-2,147,483,648* ถึง *2,147,483,647*],

    [unsigned],
    [*0* ถึง *4.29 · 109*],
    [*0* ถึง *4,294,967,295*],

    table.cell([64], rowspan: 2),
    [signed],
    [*± 9.22 · 1018*],
    [*-9,223,372,036,854,775,808* ถึง *9,223,372,036,854,775,807*],

    [unsigned],
    [*0* ถึง *1.84 · 1019*],
    [*0* ถึง *18,446,744,073,709,551,615*],

    table.cell([ทศนิยม\ ไบนารี], rowspan: 2),
    [32],
    [IEEE-754],
    table.cell(
      [
        - min subnormal:
          #math.equation($± 1.401,298,4 · 10^(-45)$, alt: "บวกลบ 1.4012984 คูณ 10 ยกกำลัง -45")
        - min normal:
          #math.equation($± 1.175,494,3 · 10^(-38)$, alt: "บวกลบ 1.1754943 คูณ 10 ยกกำลัง -38")
        - max: \
          #math.equation($± 3.402,823,4 · 10^(38)$, alt: "บวกลบ 3.4028234 คูณ 10 ยกกำลัง 38")
      ],
      align: left,
    ),
    table.cell(
      [
        - min subnormal:\
          `±0x1p-149`
        - min normal:\
          `±0x1p-126`
        - max:\
          `±0x1.fffffep+127`
      ],
      align: left,
    ),

    [64],
    [IEEE-754],
    table.cell(
      [
        - min subnormal:
          #math.equation(
            $± 4.940,656,458,412\ · 10^(-324)$,
            alt: "บวกลบ 4.940656458412 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 324",
            block: true,
          )
        - min normal:
          #math.equation(
            $± 2.225,073,858,507,201,\ 4 · 10^(-308)$,
            alt: "บวกลบ 2.2250738585072014 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 308",
            block: true,
          )
        - max:
          #math.equation(
            $± 1.797,693,134,862,315,\ 7 · 10^308$,
            alt: "บวกลบ 1.7976931348623157 คูณ 10 ยกกำลัง 308",
            block: true,
          )
      ],
      align: left,
    ),
    table.cell(
      [
        - min subnormal:
          `±0x1p-1074`
        - min normal:\
          `±0x1p-1022`
        - max:
          `±0x1` \ `.fffffffffffffp+1023`
      ],
      align: left,
    ),
  ),
  caption: [ตารางแสดงขอบเขตประเภทข้อมูล],
)

#pagebreak()

#figure(
  table(
    columns: 5,
    align: horizon + center,
    table.header(
      table.cell([ประเภท], rowspan: 2),
      table.cell([ขนาด\ (บิต)], rowspan: 2),
      table.cell([รูปแบบ], rowspan: 2),
      table.cell([ระยะค่า], colspan: 2),
      [โดยประมาณ], [แน่นอน],
    ),

    table.cell([ทศนิยม\ ไบนารี], rowspan: 2),
    [80],
    [x86],
    table.cell(
      [
        - min subnormal:
          #math.equation(
            $± 3.645,199,531,882,474,\ 602,528 · 10^(-4951)$,
            alt: "บวกลบ 3.645199531882474602528 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 4951",
            block: true,
          )
        - min normal:
          #math.equation(
            $± 3.362,103,143,112,093,\ 506,263 · 10^(-4932)$,
            alt: "บวกลบ 3.362103143112093506263 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 4932",
            block: true,
          )
        - max:
          #math.equation(
            $± 1.189,731,495,357,231,\ 765,021 · 10^(4932)$,
            alt: "บวกลบ 1.189731495357231765021 คูณ 10 ยกกำลัง 4932",
            block: true,
          )
      ],
      align: left,
    ),
    table.cell(
      [
        - min subnormal:
          `±0x1p-16445`
        - min normal:
          `±0x1p-16382`
        - max:
          `±0x1.ffffffff`\ `fffffffep+16383`
      ],
      align: left,
    ),

    [128],
    [IEEE-754],
    table.cell(
      [
        - min subnormal:
          #math.equation(
            $± 6.475,175,119,438,025,\ 110,924,438,958,227,\ 646,552,5 · 10^(-4966)$,
            alt: "บวกลบ 6.4751751194380251109244389582276465525 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 4966",
            block: true,
          )
        - min normal:
          #math.equation(
            $± 3.362,103,143,112,093,\ 506,262,677,817,321,\ 752,602,6 · 10^(-4932)$,
            alt: "บวกลบ 3.3621031431120935062626778173217526026 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 4932",
            block: true,
          )
        - max:
          #math.equation(
            $± 1.189,731,495,357,231,\ 765,085,759,326,628,\ 007,016,2 · 10^4932$,
            alt: "บวกลบ 1.1897314953572317650857593266280070162 คูณ 10 ยกกำลัง 4932",
            block: true,
          )
      ],
      align: left,
    ),
    table.cell(
      [
        - min subnormal:
          `±0x1p-16494`
        - min normal:
          `±0x1p-16382`
        - max:
          `±0x1.ffffffffffffff`\ `ffffffffffffffp+16383`
      ],
      align: left,
    ),

    table.cell([ทศนิยม\ เดซิมอล], rowspan: 3),
    [32],
    [IEEE-754],
    [],
    table.cell(
      [
        - min subnormal:\
          #math.equation($± 1 · 10^(-101)$, alt: "บวกลบ 1 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 101")
        - min normal:\
          #math.equation($± 1 · 10^(-95)$, alt: "บวกลบ 1 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 95")
        - max:\
          #math.equation($± 9.999'999 · 10^96$, alt: "บวกลบ 9.999999 คูณ 10 ยกกำลัง 96")
      ],
      align: left,
    ),

    [64],
    [IEEE-754],
    [],
    table.cell(
      [
        - min subnormal:\
          #math.equation($± 1 · 10^(-398)$, alt: "บวกลบ 1 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ -398")
        - min normal:\
          #math.equation($± 1 · 10^(-383)$, alt: "บวกลบ 1 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 383")
        - max:
          #math.equation(
            $± 9.999'999'999'999'999\ · 10^384$,
            alt: "บวกลบ 9.999999999999999 คูณ 10 ยกกำลัง 384",
            block: true,
          )
      ],
      align: left,
    ),

    [128],
    [IEEE-754],
    [],
    table.cell(
      [
        - min subnormal:\
          #math.equation($± 1 · 10^(-6176)$, alt: "บวกลบ 1 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 6176")
        - min normal:\
          #math.equation($± 1 · 10^(-6143)$, alt: "บวกลบ 1 คูณ 10 ยกกำลัง ลบ 6143")
        - max:
          #math.equation(
            $ ± 9.999'999'999'999'999'\ 999'999'999'999'999'999\ · 10^6144 $,
            alt: "บวกลบ 9.999999999999999999999999999999999 คูณ 10 ยกกำลัง 6144",
            block: true,
          )
      ],
      align: left,
    ),
  ),
  caption: [ตารางแสดงขอบเขตประเภทข้อมูล (ต่อ)],
)

#set list(indent: 1em)

== ชุดแปลโปรแกรมของกนู (GNU Compiler Collection; GCC)

#i ในกระบวนการการพัฒนาโครงงานนี้ ชุดแปลโปรแกรมของกนูนั้นถูกใช้เป็นหลักเนื่องจากเป็นชุดแปลโปรแกรม (คอมไพเลอร์; Compiler) ที่ใช้เป็นหลักในการพัฒนาโคดที่สร้างบนพื้นฐาน Arduino และบอร์ดต่าง ๆ รวมถึงบอร์ด ESP32

#i ชุดคอมไพเลอร์ GNU (GNU Compiler Collection; GCC) (เดิมชื่อ GNU C Compiler) คือชุดคอมไพเลอร์จากโครงการ GNU ที่รองรับภาษาโปรแกรม สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ และระบบปฏิบัติการต่าง ๆ มูลนิธิซอฟต์แวร์เสรี (FSF) เผยแพร่ GCC ในฐานะซอฟต์แวร์เสรีภายใต้สัญญาอนุญาตสถูกเรียกาธารณะทั่วไปของ GNU (GNU GPL) GCC เป็นองค์ประกอบสำคัญของชุดเครื่องมือ GNU ซึ่งใช้สำหรับโครงการส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับ GNU และเคอร์เนล Linux ด้วยโคดประมาณ 15 ล้านบรรทัดในปี 2019 GCC จึงเป็นหนึ่งในโปรแกรมฟรีที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา GCC มีบทบาทสำคัญในการเติบโตของซอฟต์แวร์เสรี ทั้งในฐานะเครื่องมือและตัวอย่าง

#i นอกจากจะเป็นคอมไพเลอร์อย่างเป็นทางการของระบบปฏิบัติการ GNU แล้ว GCC ยังได้รับการยอมรับให้เป็นคอมไพเลอร์มาตรฐานโดยระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ที่คล้ายกับ Unix อื่นๆ อีกมากมาย รวมถึงระบบปฏิบัติการ Linux ส่วนใหญ่ ระบบปฏิบัติการตระกูล BSD ส่วนใหญ่ก็เปลี่ยนมาใช้ GCC ไม่นานหลังจากเปิดตัว แม้ว่าหลังจากนั้น FreeBSD และ Apple macOS ได้เปลี่ยนมาใช้คอมไพเลอร์ Clang ส่วนใหญ่เป็นเพราะเหตุผลด้านลิขสิทธิ์ GCC ยังสามารถคอมไพเลอร์โคดสำหรับระบบปฏิบัติการ Windows, Android, iOS, Solaris, HP-UX, AIX และ MS-DOS ได้อีกด้วย

#i GCC ได้รับการพอร์ตไปยังแพลตฟอร์มและสถาปัตยกรรมชุดคำสั่งต่าง ๆ มากกว่าคอมไพเลอร์อื่น ๆ และถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางในฐานะเครื่องมือในการพัฒนาซอฟต์แวร์ทั้งแบบฟรีและแบบที่เป็นกรรมสิทธิ์ นอกจากนี้ GCC ยังพร้อมใช้งานสำหรับระบบฝังตัวมากมาย รวมถึงชิปที่ใช้ ARM และ Power ISA
