Pointer Kavramı. Veri Yapıları

Transkript

1 Pointer Kavramı Veri Yapıları

2 Pointer Kavramı- Pointer Nedir? Göstericiler, işaretçiler ya da pointer adı da verilmektedir. Gösterici (pointer); içerisinde bellek adresi tutan değişkenlerdir. Şu ana kadar gösterilen tüm değişkenler tanımlandıkları türe göre bir değer saklarlar. Bu değere ulaşılmak istendiğinde doğrudan değişkenin ismi ile erişilebilir. Göstericiler ise değerin bulunduğu bellek hücresinin adresini tutmak sureti ile dolaylı olarak değere erişebilirler.

3 Pointer Kavramı- Pointer Nedir? Bilgisayarın ana belleği (RAM) sıralı kaydetme bölgelerinden (gözlerinden) oluşmuştur. Her göze bir adres atanmıştır. Bu adreslerin değerleri 0 ila RAMe bağlı olarak MAX arasında değerler alabilir. Programlama dillerinde bir değişken tanımlandığında, o değişken tipine bağlı olarak RAM den bir bölge ayrılır. Örneğin rate adlı bir değişken tanımladığımızı varsayalım. Bu değişken bellekte Şekil 1 deki bir yere yazılır.

4 Pointer Kavramı- Neden Kullanılır? Fonksiyonlara parametrelerin referansla bağlantılı çağırma (call by reference) yöntemi ile gönderilebilmesi için pointerlar kullanılır. Aksi halde diziler haricindeki bütün parametre aktarımları değerle çağırma yöntemi (call by value) ile yapılacaktır. Dinamik veri yapıları (dynamic data structures) oluşturmak ve bunlar üzerinde değişiklik yapmak için pointerlar kullanılır. Bu yapılar; Bağlı listeler (Linked List), Kuyruklar (Queues), Yığıtlar (Stacks) ve Ağaç (Trees) veri yapılarıdır. Bu veri yapılarının, dizilerden farklı olarak eleman sayıları büyüyebilir ve küçülebilir. Pointerlar sayesinde belleğin istenilen bir bölgesine erişim yapılabilir.

5 Pointer(işaretçi), bellek alanındaki bir gözün adresinin saklandığı değişkendir. Pointerlara, veriler(yani değişkenlerin içeriği) değil de, o verilerin bellekte saklı olduğu bellek gözlerinin başlangıç adresleri atanır. Bir pointer, diğer değişkenler gibi, sayısal bir değişkendir. Bu sebeple kullanılmadan önde program içinde bildirilmelidir.

6 Göstericilerde bir değişkendir, C dilinde değişkenler kullanılmadan önce tanımlanmalıdırlar. Normal değişkenlerden farklı olarak göstericiler aşağıdaki gibi tanımlanmaktadır. aptr bir gösterici değişkenidir. İsminin önüne gelen * işareti değişkenin gösterici (pointer) olduğunu ifade eder. aptr pointer integer değişkenin tutulduğu bellek hücresinin adresini tutacaktır. Göstericilere tanımlandıkları andaya dadaha sonra değer atanabilir. Bir pointer 0 (NULL) ya da herhangi bir bellek adresi olmak üzere farklı değerler alabilir.

7 tipadı *ptradı; Burada tipadı herhangi bir C tip adı olabilir. Değişkenin önüne konan * karakteri indirection operatörü olarak adlandırılır ve tipadı ile bildirilen ptradı değişkenini işaret eder. Örneğin: char *kr1; /* karakter için */ int *x; /* tamsayı için */ float *deger,sonuc; /* deger pointer tipinde sonuc sıradan reel değişkenler */

8 char *kr1; /* karakter için */ int *x; /* tamsayı için */ float *deger,sonuc; /* deger pointer tipinde sonuc sıradan reel değişkenler */ Yukarıda bildirilen pointer değişkenlerden; kr bir karakterin, x bir tamsayının ve deger bir gerçel sayının bellekte saklı olduğu yerlerin adreslerini tutar. Fakat sonuc adlı float değişken sıradan bir gerçel sayıdır.

9 Bir pointera, bir değişkenin adresini atamak için & adres-operatörü kullanılır. Bu operatör bir değişkenin önüne konursa, o değişkenin içeriği ile değilde adresi ile ilgileniliyor anlamına gelir. Örneğin, karakter tipindeki rate adlı bir değişken ve p_rate ise pointer tipinde, rate değişkenini işaret eden bir değişken olsun. Bu durum Şekil 2 de gösterilmektedir:

10 Derleyicide şöyle ifade edilir: char rate; char *p_rate;... p_rate = &rate; Yani p_rate pointeri rate değişkeninin saklandığı adresi işaret etmektedir.

11 Pointer Kavramı- & Adres Operatörü Tek bir operand alır. Önüne yazıldığı operandın bellek adresini üretir. Buradaki operand bir değişken olmalıdır, sabit değerler olamaz. Dolayısıyla bir pointer değişkenine değer atamak için bu operatör kullanılır.

12 Pointer Kavramı- * Indirection Operatörü Tek bir operand alır. Önüne geldiği nesne bir adres ya da bir adres içeren değişken (pointer değişkeni olmalıdır). Önüne geldiği adresteki değere erişmeyi sağlar. Yukarıdaki örnekte kullandığımız aptr pointer değişkenin işaret ettiği a değişkenine ulaşmak için aşağıdaki komut satırı kullanılır. printf( %d\n, *aptr);

13 Program 1 pointer kavramını anlamak için oldukça önemli bir örnektir.

14 Özetle, eğer ptr adında bir pointera, deg adlı bir değişkene sahipseniz ve ptr = & deg; şeklinde bir atama yapmışsanız: *ptr ve deg, deg adlı değişkenin içeriği ile ilgilidir. ptr ve & deg, deg adlı değişkenin adresi ile ilgilidir. * indirection operatörü olarak adlandırılır. & adres operatörüdür.

15 Soru? Ekran çıktısı ne olur?

16 Fonksiyonları değerle bağlantılı (referansla) çağırma (call by reference); Bu yöntemde, çağıran fonksiyondan gönderilen değerlerin kopyalandığı değişkenlerin değişmesi orijinal değerleri etkiler. Fonksiyonlar çıktı olarak geriye tek değer gönderirler. Bazen bir fonksiyondan birden fazla değer üretmesi istenebilir, fakat bu değerlerin hepsini geriye gönderemez, bu durumda fonksiyonları referansla çağırmak iyi bir yöntemdir. Bu işlemi anlatmak için kullanılan en güzel örnek takas (swap) fonksiyonudur. Takas fonksiyonu geriye hiçbir değer döndürmez, sadece kendisine gelen iki değişkenin değerlerini değiştirir.

17 Takas fonsiyonu

18 main() içindeki 6.satır a ve b değişkenlerine ilk değerleri atıyor. 8. ve 9. satırlar a ile b nin değerlerini ve adreslerini yazıyor. main() içindeki 12. satır takas() fonksiyonunu çağırıyor. 3. satırda, takas() fonksiyonunun prototipine bakarsak, parametrelerin int gösteren pointer olduğunu görebiliriz. Bu demektir ki, takas() fonksiyonu çağrılırken, parametrelere ancak int tipinden değişkenlerin adresleri konulabilir. 12.satır bu işi yapıyor. a ile b nin adresleri ile x ile y nin adreslerinin farklı olduğuna dikkat ediniz. Her fonksiyon, kendi kapsanma alanında (scope), kendi parametreleri ve yerel değişkenleri için gerekli adresleri ayırır. Değişken adları aynı olsa bile, bu adresler, fonksiyonu çağıran bloktaki adreslerden farklıdır.

19 takas() içindeki 26.satırda z= *x ataması yapılınca, 27. ve 28. satırların yaptığı işin, x, y değişkenlerinin adreslerini ve değerlerini değiştirmediğini, ama x in değerinin z ye atandığına; dolayısıyla *x= 3, *y= 8, z=3 olduğuna dikkat ediniz. Takas işleminin ilk adımı burada atılıyor. takas() içindeki 32.satırda *x= *y ataması yapılınca, 33. ve 34. satırların yaptığı işin, x, y değişkenlerinin adreslerini değiştirmediğine, ama *x= 8, *y= 8 ve z=3 olduğuna dikkat ediniz. Bu adımda, &x içindeki değer değişmiştir. Takas işleminin ikinci adımı burada atılıyor.

20 takas() içindeki 39.satırda *y= z ataması yapılınca, 40. ve 41. satırların yaptığı işin, x, y değişkenlerinin adreslerini değiştirmediğine, ama *x= 8, *y= 3 ve z=3 olduğuna dikkat ediniz. Takas işleminin üçüncü ve son adımı burada atılıyor. takas() fonksiyonunun işlevi bu adımda bitiyor. Program akışı, takas() fonksiyonunu çağıran main() e dönüyor ve kaldığı 12.satırdan devam ediyor. main() içindeki 14. ve 15.satırlar, a ile b değişkenlerinin değerlerini ve adreslerini yazdırıyor. Adreslerin değişmediğini, ama içlerindeki değerlerin takas edildiğini görüyoruz.

21 Pointer Kavramı- const belirleyicisi Sabit (constant) kelimesinin kısaltılmış halidir. Bu belirleyici ile tanımlanmış değişkenlerin değerleri program içerisinde değiştirilemezler. Bir değişkenin değerinin değiştirilememesinin faydaları şunlardır; Yazılan programın okunabilirliğini artırır. Programı inceleyen başka biri ilk değer ataması yapıldıktan sonra const sabiti ile tanımlanmış bir değişkenin değerinin değiştirilemeyeceğini bilerek kontrol eder. Program yazılırken yanlışlıkla da olsa değişkenin değerinin değiştirilmesini önler.

22 Pointer Kavramı- const belirleyicisi const belirleyicisi pointerlar ile üç farklı şekilde kullanılır. Gösterdiği değerin sabit olması; Pointerin gösterdiği yer sabittir. Gösterdiği yere erişilip oradaki değer üzerinde değişiklik yapılamaz. Ancak pointerin tuttuğu adres değiştirilebilir.

23 Pointer Kavramı- const belirleyicisi 2- Pointerin kendisinin sabit olması; Pointer değişkeninin kendisi sabittir, yani göstericinin tuttuğu adres bilgisi değiştirilemez. Ancak pointerin içerisindeki adreste bulunan değer değiştirilebilir.

24 Pointer Kavramı- const belirleyicisi 3- Pointerin kendisinin ve gösterdiği yerin sabit olması; Pointerin içerisindeki adres bilgisi ve gösterdiği yer sabittir. İçerisindeki adres değeri ve gösterdiği yerdeki değer değiştirilemez.

25 Pointer Kavramı- Pointer ve diziler C dilinde diziler ve göstericiler hemen hemen birbirinin yerlerine kullanılabilirler. Dizi isminin dizinin başlangıç adresinin tuttuğunu hatırlayınız. Dolayısıyla dizinin adı da bir gösterici (pointer) gibi düşünülebilir. Dizilerde dizinin her bir elemanına erişmek için köşeli paranter içinde indis numarası kullanılır. Böyle bir ifadeden derleyici, başlangıç adresinden verilen indis numarası kadar sonraki adreste bulunan elemana gidileceğini anlar. Anlaşılıyor ki derleyici, adres üzerinde artırma ve eksiltme operasyonları ile diğer dizi elamanlarına erişmektedir.

26 Pointer Kavramı- Pointer ve diziler Örnek: