Özet: Yapı tanımı ,örnekleri ve yapı işaretçileri. Yapı’ların fonksiyonlara parametre olarak gönderilmesi ve yapı döndüren fonksiyonlar. Birlik tanımı ve örnekleri. Yapı ile Birlik’ların iç içe kullanımı. Bit Alanları’nın açıklanması ve örnekleri.

Bu makalemde yapı, birlik ve bit alanları ile ilgili tanım,tanımlamalar ve örnek uygulamalar üzerinde duracağım. C dilinde int, float, char vb. ilkel veri tiplerimiz olduğu gibi bir çeşit kendi veri tipimizi tanımlama olanağımız da vardır. Bu tanımlamayı da struct anahtar sözcüğümüz ile gerçekleştirebiliyoruz. Küçük bir örnek vermek gerekirse:

struct ornek{
     int a;
    char b;
    float c;
};

Şeklinde olacaktır.

Yapımızın yapısını incelersek struct anahtar sözcüğü ve örnek adında bir yapı etiketi kullandık. Her yapı ‘;’ ile bitmek zorundadır. Yapıların boyutu ise içindeki veri tiplerinin toplam boyu kadardır. int,float ve char veri tiplerimizin sırayla 2,4 ve 1 byte büyüklüğünde bellekte yer kapladıklarını düşünelim (Farklı derleyiciler de farklı temel veri tipi boyutuna rastlamak mümkün), o zaman struct örnek adındaki veri tipimizin toplam boyutu 7 byte olacaktır. Not: Alignment kavramı göz ardı edilerek 7 byte olacağı farzedilmiştir. Eğer alignment parametresi ile programımızı derlersek bir hizalama olacağı için göz önüne aldığımız sistemde 7byte yerine 8 byte yer kaplayacaktır. Alignment gerçekten programımızı hızlandıran bir seçenek olarak karşımıza çıkar ve CPU nun daha az yorulmasını sağlar. Eğer yapımızı bir veri tipi olarak düşünürsek fonksiyonlara parametre olarak göndermek ve geri dönüş değeri kullanmak bizim için daha da kolay bir hal alacaktır. Yapıların fonksiyonlarla kullanılmasına ve genel kullanımına ilişkin bir senaryo oluşturalım. Senaryomuz, iki tane farklı yapının farklı bellek bölgelerine kopyalanması olacaktır ve bunu bir fonksiyon yardmıyla gerçekleyecektir.
İlk önce yapı tasarımımızı oluşturalım:

typedef struct{
    char ad[15],
    soyad[15];
    int borc;
}kadir;

Burada typedef anahtar kelimesi sayesinde uygulamamızda veri tipimizi kadir adında kullanabilmekteyiz. Yapımızın boyu 32 byte’dır. Kullandığımız uygulamalarda direk hesaplamak yerine sizeof(kadir) veya sizeof(struct etiket_ismi) şeklinde de öğrenebilriz.
Fonksiyonumuz ise:

kadir *kopy(kadir *al){
    rewind(stdin);
    puts("String gir");
    gets(al->ad);
    puts("2. String gir");
    gets(al->soyad);
    puts("rakam gir");
    scanf("%d",&al->borc);
    return al;
}


Şeklinde olsun.Burada kopy adındaki fonksiyonumu parametre olarak kadir tipinden bir adres beklemektedir. kadir isimli veri tipimizi de typedef ile yapımız üzerinde tanımladık. Fonksiyonumuzun geri dönüş değeri ise yine kadir tipinden bir adres olacaktır. rewind(stdin) ile standart input’umuzu geriye sardık. Ve puts fonksiyonları ile bir adres yazdırdık. Dikkat edilmesi gereken yer ise gets fonksiyonumuz parametre olarak yolladığımız kadir tipinden al adında değişkenin elemanlarına ‘->’ işaretiyle ulaşıyoruz. Eğer işaretçi üstünden değil de direkt değer türünden oluşturmuş olsaydık ‘.’ İşaretiyle elemanlarımıza ulaşabilirdik(Örnek: gets(al.ad); ) . scanf fonksiyonumuzun ise geleneksel olarak okuttuğumuz temel veri tiplerinden farklı bir yazım olarak sadece &borc olması gereken yerde &al->borc şeklinde yazılmıştır. Son olarak da kadir tipinden al adresini döndürüyoruz. main fonksiyonumuz ise şöyle olmalıdır:

int main(void)
{
    kadir *x1;
    kadir *x2;
    clrscr();
    x1=(kadir *)calloc(sizeof(kadir),5);
    x2=(kadir *)calloc(sizeof(kadir),5);
    for(int j=0;j<5;++j) {
         *(x2+j)=*(kopy(x1+j));
    }
    for(int r=0;r<5;++r){
        puts((x2+r)->ad);
        puts((x2+r)->soyad);
        printf("%d",(x2+r)->borc);
    }
    getch();
    return 0;
}


kadir tipinden iki adet işaretçi tanımladık ve bunlara calloc fonksiyonu ile sizeof(kadir)*5 kadar yer aldık yani toplamda 5’er adet yapımız için yer açtık. Eğer sizeof() işlecini kullanmasaydık ‘(kadir *)calloc(32,5);’ da diyebilirdik. Ardından for döngümüzü 5 kere dönecek şekilde kurduk ve içinde kopy fonksiyonumuzu çalıştırdık. x1+j adresini fonksiyona parametre olarak verdik(x1+0,x1+1,…x1+4 olarak parametreler gidecektir) ve geri dönüş değerimizi işaretçi olduğu için onun * operandıyla değerini *(x2+j) nin gösterdiği adresinin değerine yerleştirmiş olduk.

Not: Yapı işaretçilerinin 1 adres ileri gitmesi yapının boyu kadar olur. Diyelim yapımız 64 byte biz adresimizi bir arttırdığımızda 64 byte ileri gider. Veya 4 adres ileri gidersek 64*4 kadar yani 256 byte kadar ilerlemiş olur.
Bu şekilde x1 adresimize bilgileri kopy fonksiyonuyla okuyup yine sırasıyla x2 ye yerleştirmiş olduk. Adresler hakkında ki bilgi ve RAM’lerdeki yerleşimleri için alttaki resmi inceleyebilrisiniz.

İkinci for döngümüzde ise x2+r diyerek sırasıyla 5 adet yapımızın içinde olan bilgileri konsola yazdırdık. union yani birliklerin tanımları ve kullanılması da struct’larla benzerlik gösterirler. union’ların bize getirmiş olduğu en büyük kazanç aynı bellek adresini değişik veri tipleri için kullanabilmemizdir. Basit bir union tanımlamak gerekirse:

union deneme{
    int a;
    char b;
    int dizi[3];
};

Birliğimizde bir tam sayı değişkeni, bir karakter değişkeni ve bir de tam sayı dizisi bulunmaktadır. union deneme isimli birliğimizin boyu en büyük elemanının boyu kadardır burada da 3 elemanlı tam sayı dizimiz 6 byte olduğu için toplam boyut da 6 byte dır. Yapı ve birliklerin iç içe kullanımı ile ilgili bir örnek düşünürsek:

struct AYIR{
    char cIlk,
    cSon;
};
typedef union kisa{
    short int shSayi;
    struct AYIR AKrktr;
}sayim;

Öncelikle birliğimizi inceleyecek olursak içinde kısa bir tam sayı ve struct AYIR tipinden AKrktr isimli bir değişken tanımlanmış bulunuyor. Yapımızda ise cIlk ve cSon adında iki karakter değişkeni barındırmaktadır. İsterseniz bu tasarımımızın pratikte nasıl kullanılabileceğini düşünebiliriz. main() fonksiyonumuzu oluşturalım:

int main(){
    sayim saTest;
    saTest.shSayi=19527;
    printf("shSayi:%d cIlk: %c\n
    cSon:%c\n",saTest.shSayi,
    saTest.AKrktr.cIlk,
    saTest.AKrktr.cSon);
    printf("int: %d short int: %d char: %d",
    sizeof(int),sizeof(short int),sizeof(char));
    getch();
    return 0;
}

Burada typedef ile ile belirttiğimiz kendi oluşturduğumuz türden bir değişken tanımlıyoruz aynı zamanda bu birliğimizi barındırmaktadır. Ardından değişken üzerinden birliğimizin elemanlarından olan shSayi adlı değişkene 19527 sayısını atıyoruz. Çalıştırdığımızda ise çıktımız:

Kısa tamsayının 2 byte, karakterin ise 1 byte yer kapladığını çıktıdan görebiliyoruz. Birliklerin aynı bölgeyi kullandığını ve bu bölgeninde bizim yapımıza tekabül ettiğini unutmamız lazım. Yapımızda ise kendi içindeki 1 byte lık değişkenler sayesinde 19527 sayısının ilk 8 bitini cIlk ikinci 8 bitini ise cSon karşılamaktadır. İlk 8 bitin karşılığı G ve ikinci 8 bitin karşılığı ise L’dir. En basit tanımıyla herhangi bir karakterin bitlerini elde etmek için kullanacağımız ve bit düzeyinde işlem yapacağımız silahımız bit alanlarıdır. Alt seviyeli programlamada vazgeçilmezler arasında yer almaktadır düşünüyorum da sıradan bir com port’u programlamak ve bir protokol meydana getirip bit bit ele alınmadada faydalı olabilir. Biz şu anda temelini irdelemek için basit bir bitlere ayrıştırma programı tasarlayalım.

struct bitler {
    int iIlkBit: 1;
    int iIknci: 1;
    int iUcncu: 1;
    int iDrdncu: 1;
    int iBsnci: 1;
    int iAltnci: 1;
    int iYednci: 1;
    int iSonBit: 1;
};
union ikili {
    char ch;
    struct bitler test;
}ayir;

Bir önceki verdiğimiz örnek ile yapımızın ve birliğimizin uyumu aynıdır. Tek fark ise yapımızın artık sıradan bir yapı olmayıp bit alanı diye isimlendirilmesidir. Basit manada : işlecinin hemen ardından o değişkene kaç bit yer ayırdığımızı belirleyebiliriz. Şu anda bit alanımız 8 bitlik veriyi saklayabilme kapasitesine sahiptir. Eğer birliğimizde bir 4 byte’lık tam sayı tanımlamış olsaydık, ilk iki bitine ve son bitine ulaşmak bizim için önemli olsaydı bit alanımızda şöyle bir oynama yapabilirdik.
Not: 4 byte 32 bittir.

struct tamsayı{
    int birinci:1;
    int ikinci:1;
    :29;
    int son:1;
};

‘:’ işlecinden sonra yazdığımız 29 ilk iki bitten sonraki 29 biti önemsememiz gerektiğini belirtmektedir. Son olarak örneğimize dönecek olursak bitlerine ayırmak için kullanacağımız main() fonksiyonumuz şöyle olacaktır:

 

int main(void)
{
    printf("Bir Karakter Giriniz\n");
    scanf("%d",&ayir.ch);
    printf("\nKarakterin Bitlerine Ayrilmis Sekli:\n");
    if(ayir.test.iSonBit)
         printf("1");
    else
        printf("0");
    if(ayir.test.iYednci)
        printf("1");
    else
        printf("0");
    if(ayir.test.iAltnci)
        printf("1");
    else
        printf("0");
    if(ayir.test.iBsnci)
        printf("1");
    else
        printf("0");
    if(ayir.test.iDrdncu)
        printf("1");
    else
        printf("0");
    if(ayir.test.iUcncu)
        printf("1");
    else
        printf("0");
    if(ayir.test.iIknci)
        printf("1");
    else
        printf("0");
    if(ayir.test.iIlkBit)
        printf("1");
    else
         printf("0");

     getch();
    return 0;
}

 

Gördüğünüz gibi 99 sayısının bitlerine ayrılmış şekli çıktıda verilmiştir basit bir if else mantığıyla çok kolay bir şekilde elde edebildik. Unutmamanız gereken bit alanları alt seviyeli programlarda gerçekten çok faydalı işlere imza atmaktadır.

Sorularınızı ve yorumlarınızı volkan@volkanatasever.com adresine yollayabilirsiniz.
Yazan: Volkan Atasever