C PROGRAMLAMA DİLİ Hedefler Bu üniteyi çalıştıktan sonra; C programlama dili genel özelliklerini ve yapısını bilir, Kütüphane fonksiyonlarının çağrılmasını gerçekleştirebilir, Değişken, sabit tanımlamaları gerçekleştirebilir, Veri türlerini bilir, tanımlama işleminde kullanılır, Program içinde açıklamalar gerçekleştirebilir.
2 Adapazarı Meslek Yüksekokulu C Programlama Dili İçindekiler C PROGRAMLAMA DİLİ Programlama Dilleri C Programlama Dili C Programlama Dili Genel Yapısı Tanımlamalar Veri Türleri Açıklamalar
C Programlama Dili 3 PROGRAMLAMA DİLLERİ Algoritması oluşturulmuş bir problemin programlama dili kullanarak bilgisayar ortamına aktarılmış haline program denir. Program problemin çözümünde yapılması gereken işlemler bütünün kod karşılığıdır. Algoritmaların program haline getirilmesi için programlama dilleri kullanılır. Programlama dilleri kullanılarak yazılımlar geliştirilir. Programlama dillerinin kullanılmaya başlanması ile birlikte günümüze kadar birçok programlama dili geliştirilmiştir. İlk başlarda ağırlıklı olarak matematiksel hesaplamaları gerçekleştirmeyi hedefleyen programlama dilleri günümüzde ise yoğun olarak görsel tasarımlara yönelik çalışmalar geliştirmeye yönelik kullanılır. Başlangıçta makine dili kullanılarak geliştirilen yazılımlar daha sonra simgesel programlama dilleri kullanarak, günümüzde ise yüksek seviyeli programlama dilleri kullanılarak yazılım geliştirilmiştir. Yüksek seviyeli programlama dillerinin getirdiği kolaylıklardan biri günlük konuşma dillerine yakın komutlar kullanılmasıdır. Programlama dilleri kullanarak masaüstünde kullandığımız bilgisayarlardan evimizde kullandığımız aygıtlara (kombi, klima, televizyon v.b.), günlük hayatta kullandığımız cep telefonlarından sanayide kullanılan birçok makineye kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Bilgisayarları kontrol etmek amacıyla geliştirilen ilk programlama dilleri makine dili olduğunu daha önceki derslerimizde belirtmiştik. Makine dilinde program kodları, donanıma yapması gereken komutları artarda bildiren ikilik sayılardan (1 ve 0) oluşan yapıdaydı. Donanım çalıştırması gereken komutları yerine getirecek şekilde tasarlanmıştır. Kendisine verilen komutları düzgün bir şekilde gerçekleştirir. Makine dilleri bu prensip üzerine çalışmaktadır. Donanım yani işlemciyi, belleği ve çevre birimlerini bu komutları kullanarak kontrol etmektedir.
4 Adapazarı Meslek Yüksekokulu C Programlama Dili Bir problemin çözümünde önce algoritmaların oluşturulması gerektiğini belirtmiştik. Algoritmada yapılacak işler belirlenir. Bu Yapılacak işler makinenin anladığı komutlara çevrilerek makineye iletilir ve makinenin bu komutları çalıştırması beklenir. Makine dilinde program geliştirilirken bu komutların, bellek yapılarının, çevre birimlerinin yapısının bilinmesi gerekmektedir. Yeni geliştirilen bir sistem ile belirlenen yapılar değişebilmektedir. Bu durumda yeni geliştirilecek sistem için bu bilgilerin bilinmesi gerekmektedir. Bu donanıma olan bağımlılık ve ikilik sayılar kullanılarak geliştirilen komutların oluşturulması ve üzerinde değişiklikler yapmak amacıyla düzenlenmesi karmaşık bir yapıda olması nedeniyle Makine dilinde program geliştirmek zordur. İlk uygulamalar küçük programlardan oluşmasına rağmen daha sonraları daha uzun kodları barındıran uygulamaların geliştirilmesiyle makine dilinde yazılan kodların kontrol edilmesi daha da zorlaşmıştır. Bu zorlukları ortadan kaldırmak amacıyla günlük hayatta kullanılan kelimelere benzer, bu kelimelerin kısaltılmış halini komut olarak kullanan programlama dilleri geliştirilmiştir. Bu programlama dillerine Sembolik diller (Assembly) denilmiş ve 1950 li yıllarda yaygın olarak kullanılmıştır. Sembolik dillerin makine dillerinden farkı komutlar ikilik sayı sisteminde değil de insanların anlayabileceği kısaltmalardan oluşuyor olmasıdır. Assembly dilinin çalışabilmesi için makine dilinin anlayacağı kodlara dönüştürülmesi gerekmiştir. Bunun için program her çalıştırıldığında yorumlanması gerekir. Hazırlanan programların çalıştırılması makine diline göre çok daha yavaş biçimde gerçekleşmiştir. Makine diline yakın olması nedeniyle büyük programların oluşturulmasında ve kontrol edilmesinde zorluklar ortaya çıkmıştır. Bunun üzerinde derleyici denen ve programlama dilini sadece bir kere makine diline çeviren sistem önerilmiştir. Bu derleyiciler yine insanların günlük hayatta kullandığı kelimeleri kullanarak program geliştirmeyi sağlayan programlama dilleri tarafından kullanılmıştır. Böylece if, do gibi İngilizce kelimeleri barındıran programlama dilleri geliştirilmiştir. Bu programlama dilleri içerisinde ilk defa yaygın olarak 1950 li
C Programlama Dili 5 yıllardan itibaren kullanılan programlama dili, IBM tarafından kendi bilgisayarlarında çeşitli bilimsel çalışmaları gerçekleştirebilmek amacıyla geliştirilen John W. Backus ve arkadaşları tarafında geliştirilen FORTRAN (Formula Translator) programlama dilidir. (http://www.computermuseum.li/testpage/univac-1-gracehopper.htm/ Derleyici önerisini yapan ve derleyici çalışmalarında yer alan Bayan Grace Hopper) Bu geliştirilen ilk programlar Makine dilinde olduğu gibi komutları sıra ile çalıştırarak programın işleyişini gerçekleştiriyordu. Fortran dilinin geliştirilmesinden sonra Algol, Basic programlama dilleri, ticari uygulamalar için COBOL, akademik dünyada eğitim amaçlı Pascal programlama dilleri geliştirilmiştir.
6 Adapazarı Meslek Yüksekokulu C Programlama Dili (http://www.cs.ucf.edu/~leavens/coms541fall97/hw-pages/history/ Programlama Dilleri Tarihi Gelişimi) Programlama dillerin gelişimi ile birlikte başlangıçta komutları sıra ile çalıştırarak problemin çözümü gerçekleştiren yapılardan belirli işleri bir araya getirerek çalıştıran yapılara doğru ilerleme olmuştur. Bu tür aynı işi gerçekleştiren komutları gruplayarak çalıştıran Yapısal Programlama dilleri geliştirilmiştir. Yapısal programlama dillerinde komutlar bloklar arasında yer alır. İlerleyen aşamalarda Unix işletim sistemini geliştirmek amacıyla yapısal programlama dili olan C programlama dili geliştirilmiştir. Bu şekilde programlama dilleri makinenin yapısından kısmen de olsa kurtulmuştur. Bu tür programlama dillerine Yüksek seviyeli programlama dilleri denilmektedir. İnsanların kullandığı kavramları bilgisayar ortamına aktarılması Programlama dilleri olmaktadır. Aynı zamanda programlama dilleri de insanların kullandığı
C Programlama Dili 7 kavramları kullanmaktadır. Bu kavramlardan biri de Nesne kavramıdır. İnsanın doğal çevresinde gördüğü nesneleri Sınıf kavramı ile bilgisayar ortamına aktarmıştır. Nesne kavramının ortaya çıkması ile birlikte nesne kullanabilen programlama dilleri geliştirilmiş ve daha önceden geliştirilen programlama dillerinin nesne kullanabilen versiyonları geliştirilmiştir. C programlama dilinin Nesne kullanabilen versiyonu C++ programlama dili geliştirilmiştir. C++ programı Nesnel bir dil değildir. Fakat nesneleri kullanabilir. Programlama dillerinin gelişiminde daha sonra nesnel dillerin ortaya çıktığı görülmüştür. Böylece tamamen Nesnel olarak çalışan programlama dilleri kullanılmıştır. Java programlama dili tamamen Nesnel bir dildir. Aynı şekilde daha sonra geliştirilen C# programlama dili Nesnel bir dildir. Bu diller ile beraber programcıların işlerini kolaylaştıran daha çabuk program geliştirmelerine olanak sağlayan bünyelerin hazır yapıları barındıran tasarım ortamları görsel arayüze sahip programlama dilleri ortaya çıkmıştır. İnternetin yaygınlaşması ile birlikte kullanıcının masaüstünde çalışan programların dışında tarayıcılar üzerinde çalışan programlama dilleri de geliştirilmiştir. Bu programlama dillerinin bir kısmın kullanıcının bilgisayarında çalışırken bir kısım programlama dilleri Sunucu tarafında çalışan programlama dilleridir. ASP, PHP, ASP.NET, JSP vb. programlama dilleri tarayıcı üzerinde çalışan programlan geliştirebilmeyi sağlamaktadır. 3. C PROGRAMLAMA DİLİ Başlangıçta Bell laboratuvarlarında geliştirilen Unix işletim sisteminde kullanılan dil Dennis Ritchie tarafından daha da geliştirilerek C programlama dili ismini almıştır. 1970 li yıllarda geliştirilen C programlama dili 1980 li yıllarda yoğun olarak kullanılmaya başlanmıştır. Makine diline yakın bir programlama dili olduğundan sistem programlamaları oluşturmak amacıyla geliştirilmesine rağmen daha sonraları uygulamalar geliştirmek amacıyla da kullanılmaya başlanmıştır. C programlama dilinin yaygın olarak kullanılmasıyla C derleyicisi üzerinde yapılan iyileştirmeler sonucunda birçok C derleyicisi geliştirilmiştir. Bu karmaşıklığı
8 Adapazarı Meslek Yüksekokulu C Programlama Dili önlemek amacıyla 1989 yılında ANSI C standardı ilan edilmiştir. Bu ilan edilen standartlarda geliştirilen programlama dili tüm C derleyicilerinde düzgün bir biçimde çalışabilecektir. C programlama dili yapısal programlama dilidir. Yüksek seviyeli programlama dilidir. C programlama dili ana programın çalışacağı kısım main isimli fonksiyonun içinde yer almaktadır ve fonksiyonlar kullanılarak daha modüler programlar yapılabilmektedir. Bu nedenle C programlama diline fonksiyonel programlama dili de denilmektedir. Algoritma geliştirmeyi öğrendikten sonra yapılması gereken işlem programlama dilini seçerek algoritmayı uygulamaktır. Algoritmaların programlama dillerinde uygulandığında programların oluştuğunu daha önceki derslerde belirtmiştik. Bu dersimizde Algoritmalarını oluşturduğumuz problemlerin çözümünün gerçeklemesi için C programlama dili anlatılacaktır. 3.1 C PROGRAMLAMA DİLİ GENEL YAPISI C programlama dili temel olarak üç kısımdan oluşmaktadır. #include<kütüphane dosyası> Veri türü değişken adı;.. int main() { Veri türü değişken adı; Komutlar;. } Birinci kısım programın geliştirilmesi sırasında kullanılacak komutların bulunduğu kütüphane fonksiyonların (header dosyaları) bulunduğu dosyaların çağrıldığı kısımdır. İkinci kısım program içerisinde tüm alt programlar içerisinde geçerli olacak (değişken, sabit vb.) tanımlamaların yapıldığı kısımdır. (Global değişkenler) Üçüncü kısım ise ana program kısmıdır. Ana program main isimli fonksiyon içerisinde gerçekleştirilir. Ana program içerisinde problemin çözümü için kullanılacak (değişken, sabit vb. )tanımlamaların (Yerel değişkenlerin) yapıldığı, komutların yer alır. Kütüphane fonksiyonlarının bulunduğu dosyaların çağrıldığı kısımda birden dosya çağrılması yapılabilir.
C Programlama Dili 9 Kütüphane fonksiyonları tüm program içerisinde istenildiği yerde kullanılabilir. Global tanımlamalar programın tamamında istenildiği yerde kullanılabilir. Program kodları main fonksiyonu içerisinde yer alır. Her C programında mutlaka bir adet main fonksiyonu bulunmalıdır. Alt program (fonksiyonlar) içesinde yapılan tanımlamalar sadece tanımlandığı alt program içerisinde geçerli olacaktır. Main fonsiyonu { ile başlar ve } ile biter. Her { } (süslü parantez) arasında yazılan komutlar, komut grubunu temsil eder. Her komut ; ile sonlanmalıdır. C programlarının dosya uzantısı.c dir. C++ programlarının uzantısı.cpp dir. C programlama dili büyük küçük harf duyarlıdır. C programlama dili İngiliz alfabesini desteklemektedir. 3.2 KÜTÜPHANE DOSYALARININ ÇAĞRILMASI C programlama dilinde çeşitli işlemleri gerçekleştiren kütüphane fonksiyonları vardır. Kullanılacak fonksiyonun bulunduğu kütüphane dosyasının program yazılmadan önce çağrılması gerekmektedir. Kütüphane dosyalarını çağırmak için #include komutundan sonra < açılarak arasına kütüphane fonksiyonun adı yazılır. Kütüphane dosyalarının uzantısı. h dır. Kütüphane dosyasının adı yazıldıktan sonra > ile kapatılır. C programlama dilinde giriş çıkış işlemleri de dahil birçok işlemi gerçekleştirmek için kütüphane fonksiyonlarının kullanılması gerekmektedir. Örnek olarak giriş çıkış komutlarının bulunduğu dosyayı çağırmak için #include<stdio.h> yazılmalıdır. Kullanacağımız C programlama editörü bu dosyaları tanıyorsa uzantısını #include<iostream> yazmaya gerek yoktur.
10 Adapazarı Meslek Yüksekokulu C Programlama Dili 3.3 TANIMLAMALAR C programlama dilinde değişkenler, sabitler gibi bilgileri saklayacak yapıların kullanılmadan önce tanımlanması gerekmektedir. Tanımlama işleminin kullanılmadan önce yapılması yeterlidir. Tanımlamalar yapılırken önce veri türü adı yazılır daha sonra tanımlama ismi yazılır. Tanımlama ismini verirken C programlama dili özelliklerine uymak gerekmektedir. Tanımlama isimleri İngiliz alfesinin karakterlerini kullanır. Tanımlama isimleri _ veya harflerden oluşmalıdır. İlk karakterden sonraki karakterler sayısal değer olabilir. Birden fazla kelimeden oluşan tanımlama isimleri arasına boşluk bırakılmaz. Büyük harf ve küçük harf yazımlarına dikkat edilmelidir. C programlama dilinin kullandığı komut ve ifadeler Tanımlama ismi olarak kullanılamazlar. Değişken isimleri 32 karakterden oluşabilir. Doğru _ad adsoyad ad_soyad _1ad PRINTER Yanlış $ad ad soyad Ad$soyad 1ad if C programlama dili büyük küçük harf duyarlı olduğu için ad ile Ad iki farklı tanımlamayı temsil edecektir. Değişkenler Program içesinde kullanılacak veriyi bellekte saklamak için belleğin bulunduğu program içerisinde değişkenler ile temsil edilir. Daha önceki dersimizde değişkenlerin bellek adreslerini gösterdiğini belirtmiştik.
C Programlama Dili 11 Her değişken bir veri türüne sahip olmalıdır. Tanımlanan veri türüne göre bellekte faklı boyutlarda yer kaplayacaktır. Her değişken kullanılmadan önce mutlaka tanımlanmalıdır. Değişkenler program çalıştığı sürece içerisine atanan değeri saklayabilir. Atama işlemleri ile içerisinde sakladığı değer değiştirilebilir. İstenirse tanımlama sırasında değer ataması da yapılabilir. Bir değişkenin tanımlanması veritürü Değişken adı Örnek: int ad; float ort=5.4; Sabitler Sabitler program içerisinde değer değişmeyecek verileri saklamak amacıyla kullanılırlar. Değişkene benzer şekilde oluşturulurlar fakat öncesin program başlamadan önce yapılacak tanımlamalar için #define komutu veya const komutu kullanılır. Eğer #define komutu kullanılmışsa sabite değer atamasında = operatörü kullanılmaz ve veri türünü belirtilmez, eğer const kullanılmış ise atama işleminde = operatörü kullanılır ve veri türü belirtilir. Bir değişkenin tanımlanması #define sabit adı Değeri Örnek: #define vize 0.4 #define q_sayi 5 const Veri türü Sabit adı= Değeri; Örnek: const float vize= 04; const İnt g_sayi= 5; Program içerisinde oluşturulmuş bir sabite program ilerleyen işlemlerinde eğer değer ataması yapılırsa program hata verir.
12 Adapazarı Meslek Yüksekokulu C Programlama Dili Diziler Eğer aynı türden birden fazla değişken tanımlanacaksa diziler kullanılmalıdır. Örnek olarak bir sınıftaki öğrencilerin adı, soyadı, notu vb. birden fazla değişken için kullanılabilir. Diziler dersimizin ilerleyen haftalarında anlatılacaktır. 3.4 VERİ TÜRLERİ C programlama dillerinde üç temel veri türü bulunmaktadır. Bunlar karakter, tamsayı ve ondalık sayıdır. Bunlara ek olarak veri türü olmadığını belirten veri türü bulunmaktadır. void Karakter Tamsayı Ondalık Sayı Bir değer olmadığında, boş olduğunda void veri türüdür. Eğer öğrencinin adı, soyadı vb. karakterlerden oluşan değişken ve sabitleri tanımlamak için char veri türü kullanılır. Öğrenci sayısı, araç sayısı, yaş gibi tamsayıları tanımlamak amacıyla kullanılan veritürüdür Ortalama maaş, not ortalaması, vize notu gibi ondalık sayıları tanımlamak için kullanılan veri türüdür. void Veri Türü Fonksiyonlarda fonksiyon geriye değer döndürmeyecekse veya kullanılacak bir değişken veri türüne sahip olmayacak ise veri türü olarak void belirlenmelidir. Karakter Veri Türü İçerisinde sayısal olmayan değerleri saklamak amacıyla tanımlanacak yapılar için karakter veri türleri kullanılır. Karakter için char veri türü kullanılır. Karakter veri türü bellekte 1B yer kaplar. (Eğer sayısal olarak kullanılacak ise -127,+128 arasında sayıları saklamak amacıyla kullanılabilir. Karakter veri türü içerisinde sadece bir adet karakter saklayabilir. Eğer birden fazla değer saklanması isteniyorsa dizi olarak tanımlanmalıdır.
C Programlama Dili 13 char ve char [] char Değişkenadı; Örnek: char cinsiyet; char medeni_durum; char Değişken adı[eleman sayısı]; Örnek: char ad[10]; char tc[11]; Yukarıdaki ilk örnekte görüldüğü içerisinde tek değer saklayabilecek cinsiyet ve medeni_durum değişkenleri tanımlanmıştır. İkinci örnekte ise içerisinde 10 karakter saklayabilecek ad ve içerisinde 11 karakter saklayabilecek tc isimli değişkenler tanımlanmıştır. Tamsayı Veri Türü İçerisinde tamsayı değerleri saklamak için kullanılan veri türüdür. Tamsayı veri türlerini tanımlama için üç veri türü (char ile dört) bulunmaktadır. Bu veri türleri shortint, int ve long tur. shortint bellekte 2 B, int 4 B ve long 8 B yer kaplar. Her veri türü farklı büyüklükteki sayıları saklayabilmektedir. Ayrıca sayıların işaretsiz olarak kullanılacak ise yani pozitif negatif ayrımı olmadan tüm sayılar pozitif kabul edecek ise sayı aralığı değişecektir. Veri Türü Kapladığı Alt Sınır Üst Sınır alan short int 2 B -32.768 32.767 unsigned short int 2 B 0 65.535 int 4 B -2.147.483.648 2.147.483.647 unsigned int 4 B 0 4.294.967.295 long 8 B -9.223.372.036.854.775.808 9.223.372.036.854.775.807 unsigned long 8 B 0 18.446.744.073.709.551.615
14 Adapazarı Meslek Yüksekokulu C Programlama Dili Ondalık Sayı Veri Türü Ondalık sayıları saklamak amacıyla kullanılacak tanımlamalarda kullanılan veri türüdür. Ondalık sayılar için de üç veri türü vardır. Bu veri türleri float, double, long double dır. float bellekte 4 B, double 8 B ve long double 10 B yer kaplayacaktır. Ayrıca bu veri türlerinin tamsayılarda olduğu gibi sadece pozitif sayıları saklayan unsigned türleri de vardır. Unsigned veri türleri unsigned olmayanların iki katı büyüklüğündeki değerleri saklayabilir. Mantıksal Veri Türü C programlama dilinde mantıksal veri tipi yoktur. Fakat karar işlemlerinde mantıksal kontrol için tamsayı değerleri kullanılır. Eğer değer 0 ise false (yanlış) aksi halde True dır. Birleşik Veri Türleri Temel veri türleri kullanılarak yeni veri türleri oluşturulabilir. Bu konu ilerleyen haftalarda anlatılacaktır. Değişken Tanımlama işlemi Veri türü Değişken adı; Örnek1: unsigned int ilplaka; Örnek2: short int vize_notu; Örnek3: float ort; Örnek4: long double faktoriyel; Örnek1 de işaretsiz int veri türü kullanılmıştır. Bu değişkene negatif sayılar girilemez. Örnekte de gördüğümüz gibi il plaka kodları negatif sayı olamayacağı için bu şekilde tanımlanmıştır. Örnek2 de kısa tamsayı veri türü kullanılmıştır. Bu değişkene eğer 1.000.000 gibi büyük bir değer atanırsa içerisinde bu değeri saklayamayacağını görebiliriz. Eğer büyük sayıların saklanması gerekirse, bu durumda diğer veri türleri kullanılmalıdır. Ayrıca bu iki örnekte de veri türleri tamsayı veri türü olduğundan ondalık sayı girildiğinde sayının ondalık kısmı (10,5 değerinin,5 kısmı) kaybolacaktır. Değerin sadece tamsayı kısmı alınacaktır.
C Programlama Dili 15 Örnek3 te tek duyarlıklı ondalık sayı değeri kullanılmıştır. Bu veri türü içerisinde büyük sayıları saklayabilir, ama çok büyük sayıları saklamak gerektiğinde uzun çift duyarlıklı ondalık sayı Örnek4 te olduğu gibi kullanılabilir. 3.5 AÇIKLAMA Program geliştirilirken program içerisine açıklama satırları eklenerek programın daha anlaşılır olmasını sağlanabilir. İyi bir programcı hazırladığı program içerisine açıklayıcı bilgiler ekleyerek programı kullanacak diğer kullanıcılar ve ileride programı tekrar açtığında kendisi için programın anlaşılırlığını artıracaktır. Program çalıştırılacağı zaman derleyici bu satırları atlayacak göz ardı edecektir. Açıklama satırları istenilen satıra verilebilir. Eğer bir satırın tamamı açıklama satırı yapılmak isteniyorsa, satırın başına // konulmalıdır. Bu sembollerin kullanıldığı satırdaki komutlar çalıştırılmayacaktır. Eğer birden fazla artarda gelen satırlar açıklama satırları yapılacaksa açıklamanın başladığı satırın başına /* ve açıklamanın bittiği satırın sonuna */ konulmalıdır.