ตัวดำเนินการ ภาษาซี

ภาษาซีรองรับตัวดำเนินการหลายประเภท ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ที่ใช้ในนิพจน์เพื่อระบุการจัดการที่จะถูกทำให้เกิดผล ระหว่างการประเมินค่าของนิพจน์นั้น ภาษาซีมีตัวดำเนินการต่อไปนี้

• พีชคณิต (+, -, *, /, %)
• การกำหนดค่า (=)
• การกำหนดค่าแต่งเติม (+=, -=, *=, /=, %=, &=, |=, ^=, <<=, >>=)
• ตรรกะระดับบิต (~, &, |, ^)
• การเลื่อนระดับบิต (<<, >>)
• ตรรกะแบบบูล (!, &&, ||)
• การประเมินค่าเชิงเงื่อนไข (?:)
• การทดสอบภาวะเท่ากัน (==, !=)
• การรวมอาร์กิวเมนต์ฟังก์ชัน (( ))
• การเพิ่มค่าและการลดค่า (++, --)
• การเลือกสมาชิกในวัตถุ (., ->)
• ขนาดของวัตถุ (sizeof)
• ความสัมพันธ์เชิงอันดับ (<, <=, >, >=)
• การอ้างอิงและการถูกอ้างอิง (&, *, [ ])
• การลำดับ (,)
• การจัดกลุ่มนิพจน์ย่อย (( ))
• การแปลงชนิดข้อมูล (( ))

การใช้งานภาษาซี

การเขียนโปรแกรมระบบเป็นการใช้งานหลักของภาษาซี ซึ่งรวมไปถึงการพัฒนาระบบปฏิบัติการและโปรแกรมประยุกต์ระบบฝังตัว เนื่องจากลักษณะเฉพาะอันเป็นที่ต้องการถูกรวมเข้าไว้ด้วยกัน อย่างเช่น ความสามารถในเคลื่อนย้ายได้กับประสิทธิภาพของรหัสต้นฉบับ ความสามารถในการเข้าถึงที่อยู่ของฮาร์ดแวร์ที่ระบุ ความสามารถเรื่อง type punning เพื่อให้เข้ากับความต้องการการเข้าถึงข้อมูลที่กำหนดไว้จากภายนอก และความต้องการทรัพยากรระบบขณะทำงานต่ำ ภาษาซีสามารถใช้เขียนโปรแกรมเว็บไซต์โดยใช้ซีจีไอเป็น "เกตเวย์" เพื่อแลกเปลี่ยนสารสนเทศระหว่างเว็บแอปพลิเคชัน เซิร์ฟเวอร์ และเบราว์เซอร์ ^[16] ปัจจัยบางอย่างที่ทำให้เลือกภาษาซีแทนที่จะเป็นภาษาอินเทอร์พรีตเตอร์ คือความเร็ว เสถียรภาพ และความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมของการดำเนินงาน เนื่องจากเป็นธรรมชาติของภาษาคอมไพเลอร์ ^[17]

ผลจากการยอมรับในระดับกว้างขวางและประสิทธิภาพของภาษาซี ทำให้ตัวแปลโปรแกรม ตัวแปลคำสั่ง ไลบรารีต่าง ๆ ของภาษาอื่น มักพัฒนาขึ้นด้วยภาษาซี ตัวอย่างเช่น ตัวแปลโปรแกรมภาษาไอเฟลหลายโปรแกรมส่งข้อมูลออกเป็นรหัสภาษาซีเป็นภาษากลาง เพื่อส่งต่อให้ตัวแปลโปรแกรมภาษาซีต่อไป การพัฒนาสายหลักของภาษาไพทอน ภาษาเพิร์ล 5 และภาษาพีเอชพี ทั้งหมดถูกเขียนขึ้นด้วยภาษาซี

ภาษาซีมีประสิทธิภาพสำหรับคอมพิวเตอร์เพื่องานคำนวณและวิทยาศาสตร์ เนื่องจากความสิ้นเปลืองต่ำ ธรรมชาติของภาษาระดับต่ำ ธรรมชาติของภาษาที่ถูกแปล และมีส่วนคณิตศาสตร์ที่ดีในไลบรารีมาตรฐาน ตัวอย่างของการใช้ภาษาซีในงานคำนวณและวิทยาศาสตร์ เช่นจีเอ็มพี ไลบรารีวิทยาศาสตร์ของกนู แมเทอแมติกา แมตแล็บ และแซส

ภาษาซีบางครั้งใช้เป็นภาษาระหว่างกลางในการทำให้เกิดผลของภาษาอื่น แนวคิดนี้อาจใช้เพื่อความสะดวกต่อการเคลื่อนย้าย โดยให้ภาษาซีเป็นภาษาระหว่างกลาง ซึ่งไม่จำเป็นต้องพัฒนาตัวสร้างรหัสแบบเจาะจงเครื่อง ตัวแปลโปรแกรมที่ใช้ภาษาซีในทางนี้เช่น บิตซี แกมบิต จีเอชซี สควีก และวาลา เป็นต้น อย่างไรก็ตามภาษาซีถูกออกแบบมาเพื่อเป็นภาษาเขียนโปรแกรม ไม่ใช่ภาษาเป้าหมายของตัวแปลโปรแกรม จึงเหมาะสมน้อยกว่าสำหรับการใช้เป็นภาษาระหว่างกลาง ด้วยเหตุผลนี้นำไปสู่การพัฒนาภาษาระหว่างกลางที่มีพื้นฐานบนภาษาซีเช่น ภาษาซีไมนัสไมนัส

ผู้ใช้ขั้นปลายใช้ภาษาซีอย่างแพร่หลายเพื่อสร้างแอปพลิเคชันของผู้ใช้เอง แต่เมื่อแอปพลิเคชันใหญ่ขึ้น การพัฒนาเช่นนั้นมักจะย้ายไปทำในภาษาอื่นที่พัฒนามาด้วยกัน เช่นภาษาซีพลัสพลัส ภาษาซีชาร์ป ภาษาวิชวลเบสิก เป็นต้น

คุณลักษณะที่ขาดหายไปของ ภาษาซี

ธรรมชาติของภาษาในระดับต่ำช่วยให้โปรแกรมเมอร์ควบคุมสิ่งที่คอมพิวเตอร์กระทำได้อย่างใกล้ชิด ในขณะที่อนุญาตให้มีการปรับแต่งพิเศษและการทำให้เหมาะที่สุดสำหรับแพลตฟอร์มหนึ่งใดโดยเฉพาะ สิ่งนี้ทำให้รหัสสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพบนฮาร์ดแวร์ที่มีทรัพยากรจำกัดมาก ๆ ได้เช่นระบบฝังตัว

ภาษาซีไม่มีคุณลักษณะบางอย่างที่มีในภาษาอื่นอาทิ

• ไม่มีการนิยามฟังก์ชันซ้อนใน
• ไม่มีการกำหนดค่าแถวลำดับหรือสายอักขระโดยตรง (การคัดลอกข้อมูลจะกระทำผ่านฟังก์ชันมาตรฐาน แต่ก็รองรับการกำหนดค่าวัตถุที่มีชนิดเป็น struct หรือ union)
• ไม่มีการเก็บข้อมูลขยะโดยอัตโนมัติ
• ไม่มีข้อกำหนดเพื่อการตรวจสอบขอบเขตของแถวลำดับ
• ไม่มีการดำเนินการสำหรับแถวลำดับทั้งชุดในระดับตัวภาษา
• ไม่มีวากยสัมพันธ์สำหรับช่วงค่า (range) เช่น A..B ที่ใช้ในบางภาษา
• ก่อนถึงภาษาซี99 ไม่มีการแบ่งแยกชนิดข้อมูลแบบบูล (ค่าศูนย์หรือไม่ศูนย์ถูกนำมาใช้แทน) ^[12]
• ไม่มีส่วนปิดคลุมแบบรูปนัย (closure) หรือฟังก์ชันในรูปแบบพารามิเตอร์ (มีเพียงตัวชี้ของฟังก์ชันและตัวแปร)
• ไม่มีตัวสร้างและโครูทีน การควบคุมกระแสการทำงานภายในเทร็ดมีเพียงการเรียกใช้ฟังก์ชันซ้อนลงไป เว้นแต่การใช้ฟังก์ชัน longjmp หรือ setcontext จากไลบรารี
• ไม่มีการจัดกระทำสิ่งผิดปรกติ (exception handling) ฟังก์ชันไลบรารีมาตรฐานจะแสดงเงื่อนไขข้อผิดพลาดด้วยตัวแปรส่วนกลาง errno และ/หรือค่ากลับคืนพิเศษ และฟังก์ชันไลบรารีได้เตรียม goto แบบไม่ใช่เฉพาะที่ไว้ด้วย
• การเขียนโปรแกรมเชิงมอดูลรองรับแค่ระดับพื้นฐานเท่านั้น
• การโอเวอร์โหลดฟังก์ชันหรือตัวดำเนินการไม่รองรับภาวะหลายรูปแบบขณะแปลโปรแกรม
• การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุรองรับในระดับที่จำกัดมาก โดยพิจารณาจากภาวะหลายรูปแบบกับการรับทอด (inheritance)
• การซ่อนสารสนเทศ (encapsulation) รองรับในระดับที่จำกัด
• ไม่รองรับโดยพื้นฐานกับการทำงานแบบมัลติเทร็ดและเครือข่ายคอมพิวเตอร์
• ไม่มีไลบรารีมาตรฐานสำหรับคอมพิวเตอร์กราฟิกส์และความจำเป็นหลายอย่างในการเขียนโปรแกรมประยุกต์

ลักษณะเฉพาะของภาษาซี

ภาษาซีมีสิ่งอำนวยสำหรับการเขียนโปรแกรมเชิงโครงสร้าง และสามารถกำหนดขอบข่ายตัวแปรและเรียกซ้ำ เช่นเดียวกับภาษาโปรแกรมเชิงคำสั่งส่วนใหญ่ในสายตระกูลภาษาอัลกอล ในขณะที่ระบบชนิดตัวแปรแบบอพลวัตช่วยป้องกันการดำเนินการที่ไม่ได้ตั้งใจ รหัสที่ทำงานได้ทั้งหมดในภาษาซีถูกบรรจุอยู่ในฟังก์ชัน พารามิเตอร์ของฟังก์ชันส่งผ่านด้วยค่าของตัวแปรเสมอ ส่วนการส่งผ่านด้วยการอ้างอิงจะถูกจำลองขึ้นโดยการส่งผ่านค่าตัวชี้ ชนิดข้อมูลรวมแบบแตกต่าง (struct) ช่วยให้สมาชิกข้อมูลที่เกี่ยวข้องกันสามารถรวมกันและจัดการได้ในหน่วยเดียว รหัสต้นฉบับของภาษาซีเป็นรูปแบบอิสระ ซึ่งใช้อัฒภาค (;) เป็นตัวจบคำสั่ง (มิใช่ตัวแบ่ง)

ภาษาซียังมีลักษณะเฉพาะต่อไปนี้เพิ่มเติม

• ตัวแปรอาจถูกซ่อนในบล็อกซ้อนใน
• ชนิดตัวแปรไม่เคร่งครัด เช่นข้อมูลตัวอักษรสามารถใช้เป็นจำนวนเต็ม
• เข้าถึงหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ในระดับต่ำโดยแปลงที่อยู่ในเครื่องด้วยชนิดตัวแปรตัวชี้ (pointer)
• ฟังก์ชันและตัวชี้ข้อมูลรองรับการทำงานในภาวะหลายรูปแบบ (polymorphism)
• การกำหนดดัชนีแถวลำดับสามารถทำได้ด้วยวิธีรอง คือนิยามในพจน์ของเลขคณิตของตัวชี้
• ตัวประมวลผลก่อนสำหรับการนิยามแมโคร การรวมไฟล์รหัสต้นฉบับ และการแปลโปรแกรมแบบมีเงื่อนไข
• ความสามารถที่ซับซ้อนเช่น ไอ/โอ การจัดการสายอักขระ และฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ รวมอยู่ในไลบรารี
• คำหลักที่สงวนไว้มีจำนวนค่อนข้างน้อย
• ตัวดำเนินการแบบประสมจำนวนมาก อาทิ +=, -=, *=, ++ ฯลฯ

โครงสร้างการเขียน คล้ายภาษาบีมากกว่าภาษาอัลกอล ตัวอย่างเช่น

• ใช้วงเล็บปีกกา { ... } แทนที่จะเป็น begin ... end ในภาษาอัลกอล 60 หรือวงเล็บโค้ง ( ... ) ในภาษาอัลกอล 68
• เท่ากับ = ใช้สำหรับกำหนดค่า (คัดลอกข้อมูล) เหมือนภาษาฟอร์แทรน แทนที่จะเป็น := ในภาษาอัลกอล
• เท่ากับสองตัว == ใช้สำหรับเปรียบเทียบความเท่ากัน แทนที่จะเป็น .EQ. ในภาษาฟอร์แทรนหรือ = ในภาษาเบสิกและภาษาอัลกอล
• ตรรกะ "และ" กับ "หรือ" แทนด้วย && กับ || ตามลำดับ แทนที่จะเป็นตัวดำเนินการ ∧ กับ ∨ ในภาษาอัลกอล แต่ตัวดำเนินการดังกล่าวจะไม่ประเมินค่าตัวถูกดำเนินการทางขวา ถ้าหากผลลัพธ์จากทางซ้ายสามารถพิจารณาได้แล้ว เหตุการณ์เช่นนี้เรียกว่าการประเมินค่าแบบลัดวงจร (short-circuit evaluation) และตัวดำเนินการดังกล่าวก็มีความหมายต่างจากตัวดำเนินการระดับบิต & กับ |

การออกแบบ ภาษาซี

ภาษาซีเป็นภาษาที่ใช้ในการมีปฏิสัมพันธ์เช่น เชิงคำสั่ง (หรือเชิงกระบวนงาน) ถูกออกแบบขึ้นเพื่อใช้แปลด้วยตัวแปลโปรแกรมแบบการเชื่อมโยงที่ตรงไปตรงมา สามารถเข้าถึงหน่วยความจำในระดับล่าง เพื่อสร้างภาษาที่จับคู่อย่างมีประสิทธิภาพกับชุดคำสั่งเครื่อง และแทบไม่ต้องการสนับสนุนใด ๆ ขณะทำงาน ภาษาซีจึงเป็นประโยชน์สำหรับหลายโปรแกรมที่ก่อนหน้านี้เคยเขียนในภาษาแอสเซมบลีมาก่อน

หากคำนึงถึงความสามารถในระดับล่าง ภาษานี้ถูกออกแบบขึ้นเพื่อส่งเสริมการเขียนโปรแกรมที่ขึ้นอยู่กับเครื่องใดเครื่องหนึ่ง (machine-independent) โปรแกรมภาษาซีที่เขียนขึ้นตามมาตรฐานและเคลื่อนย้ายได้ สามารถแปลได้บนแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์และระบบปฏิบัติการต่าง ๆ อย่างกว้างขวาง โดยแก้ไขรหัสต้นฉบับเพียงเล็กน้อยหรือไม่ต้องแก้ไขเลย ภาษานี้สามารถใช้ได้บนแพลตฟอร์มได้หลากหลายตั้งแต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ฝังตัวไปจนถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์