Bilgisayarlar, hesaplamaları ve mantıksal kararlar vermeyi insanlardan milyonlarca hatta milyarlarca kez hızlı yapabilme yeteneğine sahip cihazlardır. Örneğin, bugünkü çoğu kişisel bilgisayar, saniyede milyonlarca toplama işlemini gerçekleştirebilir.
C, temelde iki eski dile dayanır : BCPL ve B. BCPL, 1967 yılında Martin Richards tarafından işletim sistemleri ve derleyiciler yazmak için geliştirilmiştir. Ken Thompson, BCPL çalışmalarının ardından kendi yarattığı dil olan B'yi geliştirmiştir ve B ile UNIX'in ilk versiyonları üzerinde, Bell Laboratuarlarında, DEC PDP-7 bilgisayarı ile çalışmıştır.
C++ programlama dili, C'nin, BELL laboratuarlarında Bjarne Stroustrup tarafından geliştirilmiş halidir. C++ , C'yi daha güçlü hale getiren bir çok özellik sunar ve daha önemlisi C++, nesneye yönelik programlama yeteneklerine sahiptir.
C'deki bazı özel yazım biçimleri eğer daha önceden C ile programlama yapmadıysanız size garip gelebilir. Ama zamanla bu özel yazım biçimlerine alışacaksınız. İsterseniz basit bir programla başlayalım. İlk örneğimiz, bir satırlık bir metni bilgisayarda yazdırmak ile ilgilidir.
Bu programımızda scanf fonksiyonunu kullanarak, kullanıcıların klavyeden gireceği iki tamsayıyı tespit edip, bunları toplatacağız. Toplamı ise printf fonksiyonu sayesinde ekranda göstereceğiz.
Çoğu C programında aritmetik işlemler yapılır. Aşağıdaki grafikte aritmetik operatörlerin bir özetini bulacaksınız. Matematikte kullanılmayan bazı özel sembollerin kullanıldığında dikkat ediniz. * ( yıldız işareti ) çarpım için, % (yüzde işareti) mod almak için kullanılır. Matematikte a ile b'yi çarpmak istediğimizde, tek harften oluşan bu değişken isimlerini, yan yana ab biçiminde yazarız.
Sahte kodlar, yalnızca karakterlerden oluştuğu için programcı sahte kodları bir editör program sayesinde bilgisayara yazar. Bilgisayar, sahte kodlarla yazılmış programı ekranda gösterebilir ya da yazıcıdan çıktı olarak verebilir. Dikkatlice hazırlanmış sahte kodlar, C programına kolaylıkla çevrilebilir. Bunu yapmak için, çoğu durumda sahte kodlarla yazılmış ifadeleri C’deki biçimleriyle değiştirmek yeterlidir.
Sınıf ortalaması, notların toplamının sınıftaki öğrenci sayısına bölünmesiyle bulunur. Bu problemi bilgisayarda çözecek algoritma, bütün notların teker teker bilgisayara girilmesi, ortalama hesabının yapılması ve sonucun ekrana yazdırılması biçimindedir. Sahte kodları kullanalım ve yaptırılacak işleri listeleyip, onların hangi sırada kullanılacağını belirleyelim.
Şimdi başka bir problem üzerinde çalışalım. Algoritmamızı yine sahte kod ve yukarıdan aşağıya adımsal iyileştirmeyle oluşturacağız ve bu algoritmanın C kodunu yazacağız. Daha önceden kontrol yapılarının birbirleri üzerine (bir dizide) eklenebildiğini görmüştük. Şimdi ise C’de kontrol yapılarını, yapısal bir biçimde birleştirebilecek diğer yolu çalışacağız. Bu yola, bir kontrol yapısını diğeri içine yuvalamak denir.
Sayıcı kontrollü döngülerde, bir kontrol değişkeni tekrarların sayısını sayar. Kontrol değişkeni, emir grupları çalıştırıldıktan sonra arttırılır ( genellikle 1 arttırılır ).Kontrol değişkeni, doğru sayıda tekrarın yapıldığını gösterdiği anda döngü sona erer ve bilgisayar döngüden sonraki ilk ifadeyi çalıştırarak programa devam eder.
ilk önce parantez içindeki atama ( not = getchar ( ) ) çalıştırılır. getchar fonksiyonu (standart giriş/çıkış kütüphanesi içindedir), klavyeden bir karakter okur ve bu karakteri not tamsayı değişkeni içinde depolar. Karakterler genellikle char tipiyle saklanırlar. C’nin önemli özelliklerinden biri de karakterlerin, tamsayı veri tipi ile de saklanabilmelidir.
Gerçek problemleri çözen çoğu bilgisayar programları, ilk ünitelerde yazdıklarımızdan çok daha geniştir. Tecrübeler bu tür geniş programları yazmanın en iyi yolunun, küçük parçaları ya da her biri orijinal programdan daha kolay kullanılabilecek modülleri (daha önceden hazırlanmış program parçacıkları) birleştirmek olduğunu göstermiştir. Bu tekniğe, böl ve zaptet (divide&conquer) denir.
Her standart kütüphane, o kütüphanedeki her fonksiyonun prototiplerinin yer aldığı ve bu fonksiyonlar tarafından kullanılabilecek çeşitli veri tipleriyle, bazı sabitlerin bulunduğu bir öncü dosyaya sahiptir. Aşağıdaki şekilde, programlara dahil edilebilecek standart kütüphane öncü dosyaları alfabetik bir sırada listelenmiştir. Aşağıdaki resimde, açıklamalarda sıklıkla kullanılan makro terimi, ilerleyen yazılarımızda daha ayrıntılı bir biçimde tartışılmıştır.
Bir dizi, aynı isme ve aynı tipe sahip olmaları sebebiyle birbirleriyle ilişkili olan hafıza konumlarının bir grubudur. Bir dizinin içindeki bir elemanı ya da konumu belirtmek için o dizinin adını ve elemanın dizi içindeki pozisyonunu belirtmeliyiz. Şekil 6.1, c isminde bir tamsayı dizisi göstermektedir. Bu dizinin 12 elemanı vardır. Bu elemanlardan herhangi biri, dizinin ismi ve belirlenen elemanın pozisyonu köşeli parantez ( [ ] ) içinde belirtilerek çağrılabilir.
C, dizileri fonksiyonlara otomatik olarak referansa göre çağırma yöntemiyle geçirir ; çağrılan fonksiyonlar, çağırıcının orijinal dizilerindeki elemanların değerlerini değiştirebilir. Dizinin ismi, gerçekte dizinin ilk elemanının adresidir! Dizinin başlangıç adresi geçirildiğinden, çağrılan fonksiyon dizinin nerede tutulduğunu kesin olarak bilir.
C’de diziler çok boyutlu olabilir. Çok boyutlu dizilerin genel kullanımı, satırlar ve sütunlar biçiminde düzenlenmiş değerler içeren tabloları göstermektir. Bir tablo elemanını belirleyebilmek için iki belirteç kullanmalıyız: İlk belirteç (genellikle) elemanın satırını ve ikinci belirteç (genellikle) elemanın sütununu belirler. Belirli bir elemanı tanımlayabilmek için iki belirteç kullanan tablolar ya da diziler iki-boyutlu diziler olarak adlandırılır.
Göstericiler, değer olarak hafıza adreslerini içeren değişkenlerdir. Normalde bir değişken doğrudan kesin bir değeri içerir. Göstericiler ise kesin bir değeri tutan değişkenlerin adresini içerir. Bu bağlamda, bir değişken ismi bir değeri doğrudan belirlerken, göstericiler değeri dolaylı yoldan belirtir (Şekil 7.1). Bir değeri gösterici ile belirtmek dolaylama yapmak ( indirection ) olarak adlandırılır.
Bir fonksiyona argüman geçirmenin iki yolu vardır : değere göre ve referansa göre çağırma. C’de tüm fonksiyon çağrıları değere göre çağırma ile yapılır. Geçmiş yazılarımızda anlattığımız gibi return, çağrılan fonksiyondan çağırıcıya bir değer döndürmek için (ya da bir değer döndürmeden çağrılan fonksiyondan kontrolü geri almak için) kullanılabilir.
kabarciksiralama fonksiyonu diziyi sıralamaktadır ve dizi elemanlarını (dizi [ j ] ve dizi [ j+1 ] ) değiştirmek için yerdegistir fonksiyonunu çağırmaktadır (bakınız Şekil 7.15). C’nin, fonksiyonlar arasında bilgi saklanmasını zorladığını hatırlayınız. Bu sebepten, yerdegistir fonksiyonu kabarciksiralama içindeki dizi elemanlarına erişim hakkına sahip değildir. kabarciksiralama fonksiyonu, yerdegistir fonksiyonunun yerleri değiştirilecek dizi elemanlarına erişmesini istediğinden, değiştirilecek elemanları referansa göre çağırma kullanarak yerdegistir fonksiyonuna geçirir.
Göstericiler aritmetik ifadelerde, atama ifadelerinde ve karşılaştırma ifadelerinde geçerli operandlardır. Ancak, bu ifadelerde normalde kullanılabilen operatörlerin bir kısmı göstericilerle birlikte kullanılamaz. Bu kısım, göstericileri operand olarak kullanan operatörleri ve bu operatörlerin nasıl kullanılacağını açıklamaktadır.
Diziler ve göstericiler, C’de özel bir biçimde ilişkilidirler ve birbirleri yerine hemen hemen her yerde kullanılabilirler. Bir dizi ismi, sabit bir gösterici olarak düşünülebilir. Göstericiler, dizilerin belirteçlerle gösterimi de dahil olmak üzere her işlemde kullanılabilir.
Diziler göstericiler içerebilir. Bu tipte veri yapılarının genel kullanımı, stringlerden oluşan bir dizi oluşturmaktır. Bu tür dizilere string dizileri denir. Dizideki her girdi bir stringtir, ancak C’de bir string, gerçekte ilk karakterini gösteren bir göstericidir. Bu yüzden, string dizilerindeki her girdi, aslında stringin ilk karakterini gösteren bir göstericidir.
Bir fonksiyonu gösteren gösterici, fonksiyonun hafızadaki adresini tutar. 6.ünitede, dizi isminin, gerçekte dizinin ilk elemanının hafızadaki adresi olduğunu görmüştük. Benzer olarak, bir fonksiyon ismi, fonksiyonun görevini yapan kodun hafızadaki başlangıç adresidir. Fonksiyonları gösteren göstericiler, fonksiyonlara geçirilebilir, fonksiyonlardan geri döndürülebilir ve fonksiyonları gösteren diğer göstericilere atanabilir.
Karakterler, kaynak programları oluşturan blokların temelidir. Her program, anlamlı olarak gruplandığında, bilgisayar tarafından yerine getirilecek komutlar olarak algılanan karakter dizilerinden oluşur. Bir program, karakter sabitleri içerebilir. Bir karakter sabiti, tek tırnak içinde gösterilen bir int değeridir. Karakter sabitinin değeri, karakterin makinenin karakter seti içindeki tamsayı değeridir.
Bu kısım, genel amaçlı kütüphanedeki ( stdlib ) string dönüşüm fonksiyonlarını göstermektedir. Bu fonksiyonlar, rakam stringlerini tamsayı ve ondalıklı sayı değerlerine dönüştürür.
Gets ve putchar fonksiyonlarını kullanarak, standart giriş biriminden ( klavye) bir metnin bir satırını okuyup daha sonra da satırdaki karakterleri yineleme kullanarak ters bir sırada yazdırmaktadır. gets, standart giriş biriminden yeni satır ya da dosya sonu belirteciyle karşılaşıncaya kadar aldığı karakterleri argümanına (char tipinde bir dizi) okur. Okuma sona erdiğinde, dizinin sonuna null karakter (‘\0’) eklenir. putchar fonksiyonu, argümanı olan karakteri yazdırır.
String kütüphanesi, string verilerini ele almak, stringleri karşılaştırmak, stringlerde karakterler ya da başka stringler aramak, stringleri atomlara (stringi mantıklı parçalara bölmek) ayırmak ve stringlerin uzunluğuna karar vermek gibi bir çok kullanışlı fonksiyon sunar. Bu kısım, string kütüphanesindeki string işleme fonksiyonlarını ele almaktadır. Fonksiyonlar, Şekil 8.17’de özetlenmiştir. Her fonksiyon (strncpy hariç) , sonucunun sonuna null karakter ekler.
Strbrk fonksiyonu, ikinci argümanındaki stringte yer alan herhangi bir karakterin ilk argümanındaki stringte ilk konumunu arar. Eğer ikinci argümandaki karakter bulunursa, strbrk ilk argümandaki karakteri gösteren bir gösterici döndürür.Aksi takdirde, strbrk fonksiyonu NULL döndürür. Şekil 8.25, string2 içindeki herhangi bir karakterin string1 içindeki ilk konumunu belirlemektedir.
Bu kısımda tanıtılan string kütüphanesi fonksiyonları, hafıza bloklarını kullanma, karşılaştırma ve arama işlemlerini gerçekleştirmektedir. Fonksiyonlar, hafıza bloklarına karakter dizileri olarak davranmakta ve böylece veri bloklarını yönetebilmektedir. Şekil 8.30, string kütüphanesindeki hafıza fonksiyonlarını özetlemektedir. Fonksiyon tanımlarındaki “nesne” veri bloğu anlamına gelmektedir.
Tüm giriş ve çıkış, akışlar ( satırları oluşturmak için organize edilmiş karakter dizileri) ile yapılır. Her satır, 0 ya da daha fazla karakter içerir ve yeni satır karakteriyle sonlanır. C standardı, C uygulamalarının sonlandırıcı yeni satır karakteri dahil olmak üzere en az 254 karakterlik satırları desteklemesi gerektiğini belirtmiştir.
n dönüşüm belirteci, o andaki printf ifadesinde yazdırılan karakter sayısını tutar. İlgili argüman olarak, değerin tutulduğu tamsayı değişkenini gösteren bir gösterici alır. %n dönüşüm belirteci ile hiçbir şey yazdırılmaz. % dönüşüm belirteci, yüzde işaretini yazdırmak için kullanılır.
Bir printf ifadesi içinde yazdırılacak çoğu bilgi karakteri, biçim kontrol dizesi içinde bulunabilir. Buna rağmen biçim kontrol dizesini sınırlandıran tırnak işareti gibi (“) sorunlu bazı karakterler vardır. Yeni satır ve tab gibi çeşitli kontrol karakterleri, çıkış sıraları ile temsil edilmelidir. Bir çıkış sırası ters çizgi işaretinden ( \ ) sonra, bir çıkış karakteri ile oluşturulur.
Struct anahtar kelimesi yapı tanımını başlatır. kart tanıtıcısı yapı etiketidir (structure tag). Yapı etiketleri, yapı tanımına isim verir ve struct anahtar kelimesiyle kullanılarak yapı tipinde değişkenler bildirir. Bu örnekte, yapı tipi struct kart’tır. Yapı tanımında parantezler içinde bildirilen değişkenler yapı elemanlarıdır. Aynı yapının elemanları, kendilerine özel isimlere sahip olmalıdır ancak farklı iki yapı aynı isimde elemanlar içerebilir.
Yapı elemanlarına ulaşmak için iki operatör kullanılır: Yapı elemanı operatörü (.) (aynı zamanda nokta operatörü olarak da bilinir) ve yapı gösterici operatörü ( ->) (aynı zamanda ok operatörü olarak da adlandırılır) Yapı elemanı operatörü, yapı elemanına yapı değişkeninin ismini kullanarak erişir.
Bilgisayarın içinde tüm veriler bitlerle temsil edilir. Her bit yalnızca 0 ya da 1 değerini alabilir. Çoğu sistemde 8 bit bir byte’ı oluşturur. Byte, char tipi için standart depolama birimidir. Diğer veri tipleri daha büyük sayıda byte’lar içinde saklanır. Bit operatörleri operandlarının (char, int ve long, hem signed hem de unsigned ) bitlerini yönetmek için kullanılır. Bit operatörleriyle genellikle işaretsiz tamsayılar ( unsigned int ) kullanılır.
C, bir birliğin ya da yapının unsigned ya da int elemanlarının kaç bit içinde ( bit alanı olarak bilinir) depolanacağını belirlememize imkan tanır. Bit alanları, verileri gerekli en az sayıda bit içinde tutarak daha iyi bir hafıza kullanımı sağlar. Bit alanları int ya da unsigned olarak bildirilir.
Sonuçta, bilgisayar tarafından işlenen tüm veriler, sıfır ve birlerin kombinasyonlarına indirgenirler. Bunun sebebi, iki kararlı durum içeren elektronik cihazları üretmenin basit ve ekonomik olmasıdır. İki kararlı durumdan biri 0’ı, diğeri ise 1’i temsil eder. Bilgisayarlar tarafından gerçekleştirilen etkileyici fonksiyonların yalnızca 1 ve 0’ların temel işlemlerini içermesi dikkate değer bir noktadır.
Veriler dosyalarda tutulur. Böylece, verinin işlenmesi gerektiğinde yeniden elde edilirler. Bir önceki kısım, sıralı erişimli bir dosyanın nasıl yaratılacağını göstermişti. Bu kısımda, sıralı erişimli bir dosyadan nasıl okuma yapacağımızı göreceğiz.
Daha önceden belirttiğimiz gibi, biçimlendirilmiş çıktı fonksiyonu fprintf ile oluşturulan kayıtlar aynı uzunlukta olmak zorunda değildir. Ancak, rasgele erişimli bir dosyadaki tüm kayıtlar sabit uzunluğa sahiptirler ve diğer kayıtların aranmasına gerek kalmadan doğrudan (ve bu sebepten hızlıca) erişilebilirler. Bu, uçuş rezervasyon sistemleri, banka sistemleri, satış noktası sistemleri ve diğer evrak işleme sistemleri gibi veriye hızlı erişim gerektiren sistemler için rasgele erişimli dosyaları uygun yapar.
Struct dugum tipini tanımlamaktadır.struct dugum tipindeki yapının iki elemanı vardır:tamsayı elemanı veri ve bir gösterici olan yeniPtr elemanı. yeniPtr elemanı, struct dugum (burada tanımlanan veri tipiyle aynı tipte bir yapı , bu sebepten de kendine dönüşlü terimi kullanılır) tipindeki bir yapıyı göstermektedir.
Bir yığın, bağlı listelerin kısıtlanmış bir çeşididir.Yeni düğümler yığına yalnızca en üstten eklenir ve düğümler yığının yalnızca en üstünden çıkartılabilir.Bu sebepten,yığınlar son giren ilk çıkar(LIFO Last in-First out) veri yapıları olarak adlandırılır.Bir yığın,yığının en üstteki elemanını gösteren bir gösterici sayesinde kullanılır.
Oldukça yaygın bir diğer veri yapısı da sıralardır. Bir sıra , marketlerde kasada oluşan sıralara benzer.İlk önce, sıradaki ilk kişinin işleri yapılır ve diğer müşteriler sıraya yalnızca sıranın sonundan girebilirler.Sıra düğümleri, yalnızca sıranın başından çıkartılır ve yalnızca sıranın kuyruğundan eklenirler.Bu sebepten,bir sıra ilk giren ilk çıkar (FIFO First in First out) veri yapısı olarak adlandırılır.
Bağlı listeler,yığınlar ve sıralar doğrusal veri yapılarıdır. Bir ağaç , doğrusal olmayan, iki boyutlu ve özel amaçlı bir veri yapısıdır.Ağaç düğümleri iki ya da daha fazla bağ içerebilir.
Önişleme, bir program derlenmeden önce gerçekleşir. Yapılabilecek bazı işlemler; derlenen dosyanın içine başka dosyaları eklemek, sembolik sabitler ve makrolar tanımlamak, program kodlarını koşullu olarak derlemek ve önişlemci komutlarının koşullu çalıştırılmasıdır. Bütün önişlemci komutları # ile başlar ve bir satırda önişlemci komutundan önce yalnızca boşluk karakterleri bulunabilir.
Normalde, bir programa giriş klavyeden (standart giriş) ve bir programın çıktıları ekrandan (standart çıkış) yapılır. Çoğu bilgisayar sisteminde (özellikle UNIX ve DOS sistemlerinde), girişin klavye yerine bir dosyadan gelecek biçimde ve çıkışın ekran yerine dosyaya yerleştirilecek biçimde değiştirilmesi mümkündür. İki biçimdeki değiştirmede standart kütüphanenin dosya işleme yetenekleri kullanılmadan gerçekleştirilebilir.