Bu eğitimle C++ programlama dilinde ileri seviye konuları öğrenebilir, C++'ta template, pointer, dosya işlemleri, sınıf ve nesne yapısı, operatörler ve STL gibi konuları detaylı bir şekilde ele alabilirsiniz Hemen kaydolun ve C++'ta ustalaşın

C++ programlama dilinde daha ileri seviyede programlama araçlarını öğrenmek isteyenler için bu makalede bazı önemli konular ele alınacaktır. C++ programlama dilinin temel özelliklerine hakim olanlar, template sınıflar ve move semantiği gibi konulara aşina olabilirler. Ancak bu makalede daha da ileri seviye konulara yer verilecek ve C++'ta programlama yaparken daha etkili ve verimli olmanızı sağlayacaktır.

Bu makalede öncelikle template sınıfların kullanımı ve özellikleri hakkında bilgi verilecek. Daha sonra move semantiği, perfect forwarding, rvalue references gibi konulara değinilecektir. Concurrency konusu da oldukça önemlidir ve C++'ta sağlanan özellikler hakkında bilgi verilecektir. Ayrıca thread safety, atomic operations gibi konular da ele alınacaktır. Son olarak smart pointers konusu üzerinde durulacak ve unique pointer ve shared pointer kullanımı hakkında bilgi verilecektir. Tüm bu konuların bilinmesi, C++ programlama dilinde daha ileri seviyede tasarım ve programlama yapabilmek için oldukça önemlidir.

Template Sınıflar

C++ programlama dilinde template sınıflar, birden fazla veri tipiyle çalışmak istediğimiz durumlarda kullanılır. Bu sayede, kod tekrarını önleyerek daha esnek ve genişletilebilir bir kod yazmanızı sağlar. Template sınıflar, stantardize edilmiş bir kod yazmanıza olanak tanır ve C++'ın en güçlü özelliklerinden biridir.

Template sınıflar, normal sınıflar gibi bir constructor (yapıcı) ve destructor (yıkıcı) içerebilirler. Template sınıfları oluştururken, veri tipi olarak şablon kullanırsınız. Bu şablon, farklı veri tipleriyle kullanılabilir. Ayrıca, template sınıflarında şablon parametreleri statik olarak atanabilir veya program çalıştırıldığı sırada atanabilir.

Template sınıflar ile implementing ettiğiniz kodlar, oluşturulduğu anda veri tipi kullanarak otomatik olarak uyarlanır. Örneğin, bir vector sınıfı için bir template sınıfı oluşturduğunuzda, vektörün değerleri sınıfın parametrelerine göre otomatik olarak atanır.

Template sınıfların başka bir özelliği de, generic algoritmalarda kullanılabilmesidir. Bu sayede, algoritmalar farklı tiplerle kullanılabilmektedir. Bu özellik, özellikle büyük programlarda önemlidir çünkü kod tekrarını azaltır ve daha sade bir kod yazmanızı sağlar.

Move Semantiği

C++ programlama dilinde, move semantiği objelerin bir yerden başka bir yere taşınması ve kaynaklarının transfer edilmesi işlemidir. Move semantiği ile bir nesnenin kaynakları diğerine aktarılır ve artık eski nesne, boş bir durumda kalır. Bu işlem, kopyalama işlemine kıyasla daha hızlı çalışır ve daha az bellek kullanır.

Move semantiği, özellikle büyük nesnelerin kopyalanması gerektiğinde kullanışlıdır. Kopyalama işlemi bellek tüketimini artırdığından, bu durum performans kayıplarına neden olabilir. Move semantiği, bu durumda kaynakları devralarak bellek tüketimini azaltır.

Move semantiği, C++11 standardı ile birlikte tanıtılmıştır. Eski sürümlerde, kaynakların transferi için kopyalama işlemi kullanılıyordu. Bu durumda, kaynakların duplikasyonu ve bellek tüketimi artmaktaydı. Move semantiği ile kaynakların transferi gerçekleştirilerek bellek kullanımı optimize edilebiliyor.

Eğer bir obje "const" bir nesneyle taşınırsa, o zaman kopyalama işlemi yapılır. Move semantiği, sadece "mutable" nesnelerle kullanılabilir. Move semantiği, "rvalue reference" kullanarak sağlanır. Rvalue referanslar, sadece bir nesneye bağlanır ve başka bir nesneyle paylaşılamaz, çünkü bağlantıyı kesmek nesnenin yok olması ile mümkün olur.

Özetle, move semantiği C++'ta büyük nesnelerin bellek tüketimini azaltmak için kullanılabilir. Kopyalama işlemine kıyasla daha hızlı ve daha az bellek tüketir. Move semantiği, C++11 standardı ile tanıtılmıştır ve rvalue referanslarını kullanarak sağlanır.

Perfect Forwarding

Perfect forwarding, C++'ın önemli özelliklerinden biridir ve genellikle C++ sınıflarında kullanılır. Perfect forwarding, fonksiyonlarda argümanların otomatik türetilmesini sağlar. Bu sayede, farklı değerlerin anlamsal olarak farklı olmasına izin verir. Perfect forwarding, özellikle template sınıflar kullanılırken avantaj sağlamaktadır.

Bunun yanı sıra, perfect forwarding ile fonksiyonların çağrılma sırasında daha etkin çalışması sağlanabilir. Bu nedenle, C++ sınıflarında fonksiyonların uygun bir şekilde çağrılabilmesi daha kolay hale gelir. Perfect forwarding, birçok kullanım alanına sahiptir. Bazı örneklerden biri, bir fonksiyonun ardışık argümanlarını birleştirmektir. Başka bir örnek ise, bir fonksiyondan başka bir fonksiyona argümanların aktarılmasıdır.

• Perfect forwarding, C++ programlama dilinin bazı özelliklerini etkin bir şekilde kullanmanın önemli bir yolu olarak görülmektedir.
• Perfect forwarding, fonksiyonların çağrılması sırasında daha etkin bir şekilde çalışmasını sağlar.
• Bu özellik, argümanların otomatik türetilmesi sayesinde farklı değerlerin anlamsal olarak farklı olmasına izin verir.

Perfect forwarding, C++ programlama dilinde oldukça faydalı bir tekniktir. Template sınıfların kullanıldığı durumlarda, perfect forwarding önemli bir avantaj sağlayabilir. Perfect forwarding, özellikle fonksiyonların ardışık argümanlarının birleştirilmesi ve bir fonksiyondan başka bir fonksiyona argüman aktarılması gibi durumlarda kullanışlıdır. Perfect forwarding ile ilgili örnekler ve kullanım alanları geniş bir yelpazede yer almaktadır ve C++ programlama dilinin daha etkin bir şekilde kullanılmasını sağlamaktadır.

std::forward

C++ programlama dilinde std::forward fonksiyonunun kullanımı oldukça önemlidir ve yanlış kullanım ciddi hatalara neden olabilir. std::forward fonksiyonu, C++'ta Rvalue referansları ile birlikte kullanıldığında, özellikle fonksiyon geçişlerinde bazı avantajlar sağlar. Bu fonksiyon sayesinde, bir non-template değişkenin Rvalue referansı ile kullanması mümkündür.

std::forward fonksiyonu, perfect forwarding konusunda da önemli bir rol oynar. Bu işlem, bir fonksiyona gelen argümanı, aldığı fonksiyona aynı şekilde iletmek için kullanılır. Bu sayede, argümanın özelliği değişmeden fonksiyonun içinde işlem görebilir.

Aşağıdaki örnek kodda, perfect forwarding'in nasıl kullanıldığını ve std::forward fonksiyonunun nasıl bir rol oynadığını gösterilmektedir:

```templatevoid foo(T&& arg){ bar(std::forward(arg));}

void bar(const int& x){ std::cout << "Lvalue: " << x << std::endl;}

void bar(int&& x){ std::cout << "Rvalue: " << x << std::endl;}

int main(){ int a = 5;

foo(a); foo(4);}```

Yukarıdaki kodun çıktısı, sırasıyla "Lvalue: 5" ve "Rvalue: 4" olacaktır. İlk durumda, argüman, Rvalue reference olarak değil Lvalue reference olarak kullanılmaktadır. Bu sayede, fonksiyon "Lvalue: 5" çıktısını verir. İkinci durumda ise argüman Rvalue reference olarak kullanıldığı için, fonksiyonun çıktısı "Rvalue: 4" olacaktır.

std::forward fonksiyonunun kullanımı, doyurucu bir şekilde öğrenildikten sonra, C++ programlama dilinin daha ileri seviye konularında da sık sık karşılaşılacaktır. Bu fonksiyonun yanı sıra, template sınıflar, move semantiği, rvalue references, concurrency ve smart pointers gibi konular da C++ programlamasının ileri seviye konularındandır.

std::move

C++ programlama dilinde std::move fonksiyonu, bir nesnenin taşınmasını sağlar. Bir nesnenin taşınması, kaynak nesnenin tüm özelliklerinin hedef nesneye aktarılması anlamına gelir. Bir nesnenin taşınması, kullanılan bellek miktarını azaltarak performansı arttırabilir.

std::move fonksiyonu, nesnenin R-value referansını döndürür. Bu, hedef nesneden kaynak nesneye yapılan bir çarpım işlemidir. Örneğin, std::move(string_variable) ifadesi, string_variable'ın değerlerini bir R-value referansı şeklinde geri döndürür.

std::move kullanımı, özellikle büyük veri nesnelerinin taşınması sırasında faydalıdır. Çünkü std::move, taşınma işlemi sırasında nesnedeki bellek bloklarının kopyalanmasını önler. Bunun sonucunda, bellek kullanımı azaltılır ve işlem hızlanır.

std::move fonksiyonunun, R-value referansları kullanarak yapılan taşıma işlemleri sırasında performansı arttırdığı sürekli kanıtlanmıştır. Bu nedenle, C++ programlama dili içinde yer alması önemlidir.

Rvalue References

Rvalue references, C++11 ile birlikte gelen önemli bir konudur. Bu konu, özellikle büyük veri yapıları ve sınıfları kullanan programcılar için oldukça önemlidir. Rvalue references, geçici nesnelerin kopyalanması yerine taşınması sayesinde önemli avantajlar sağlar.

Rvalue references kullanarak, taşınabilir nesneler oluşturulabilir ve büyük verilerin kopyalanması yerine taşınması sağlanarak performans arttırılabilir. Ayrıca Rvalue references, copy constructor'ların sayısı gerektiğinden daha az olmasına olanak tanır. Bu sayede, bellek tasarrufu sağlanır ve performans artırılır.

Aşağıdaki örnekte, Rvalue references kullanarak taşınabilir nesneler oluşturulmuştur:

```class Vector {public: Vector(size_t size) : m_data(new int[size]), m_size(size) {} ~Vector() {delete[] m_data;}

//Move constructor Vector(Vector&& other) : m_data(other.m_data), m_size(other.m_size) { other.m_data = nullptr; other.m_size = 0; }

//Move assignment operator Vector& operator=(Vector&& other) { if(this != &other) { delete[] m_data; m_data = other.m_data; m_size = other.m_size; other.m_data = nullptr; other.m_size = 0; } return *this; }private: int* m_data; size_t m_size;};```

Yukarıdaki örnekte, Vector sınıfının move constructor ve move assignment operator fonksiyonları tanımlanarak, taşınabilir nesneler oluşturulmuştur. Bu sayede, büyük verilerin kopyalanması yerine taşınması sağlanarak performans arttırılmıştır.

Sonuç olarak, Rvalue references C++ programlama dilinde oldukça önemli bir konudur. Bu konu, özellikle büyük veri yapıları ve sınıfları kullanan programcılar için önemlidir. Rvalue references kullanarak taşınabilir nesneler oluşturmak, performansı arttırmak ve bellek tasarrufu sağlamak mümkündür.

Concurrency

C++ dilinde concurrency, birden fazla işlemin aynı anda çalışması için kullanılan bir tekniktir. C++'ta concurrency sağlamak için birkaç mekanizma sunulmuştur.

Bunların ilki, Threads mekanizmasıdır. Threads, aynı zamanda birden fazla görevi yerine getirmek için kullanılan çalışma birimleridir. Her thread, bir iş parçasını çalıştırır ve iş parçaları birbirinden bağımsız olarak çalışır. Bu, iş yükünü daha iyi bir şekilde dağıtır ve çeşitli sorunlara çözüm getirebilir.

İkinci mekanizma, Mutex ve Condition Variables mekanizmalarıdır. Mutex, bir threadin bir kaynak üzerinde çalışırken başka bir threadin o kaynağa erişmesini engelleyen bir mekanizmadır. Condition variable, bir threadin bir kaynağa erişmesini bekleme mekanizmasıdır. Bir thread bir kaynağa erişemediğinde, bir condition variable kullanarak o kaynağı kullanabileceğini belirtir.

Bir diğer mekanizma ise, Futures ve Promises mekanizmalarıdır. Bu mekanizmalar, bir thread tarafından hesaplanan bir sonucun, başka bir thread tarafından kullanılmasına olanak tanır. Future, başka bir thread tarafından alınacak sonucu temsil ederken, Promise, hesaplama işlevini gerçekleştiren thread tarafından gelecekte ölçülebilen bir sonucu temsil eder.

Thread Safety

Thread safety, açık bir şekilde belirtilmediği sürece, birden fazla iş parçacığı tarafından aynı anda kullanılan belirli bir kodun beklenen sonuçları üretmesi durumunda sağlanır. C++, thread safety'yi sağlamak için birden fazla mekanizma sağlar. Bu mekanizmaların bazıları şunlardır:

• Mutexler: Mutexler, aynı anda birden fazla iş parçacığının belirli bir kaynağa erişimini engelleyen bir araçtır. Örnek olarak, bir dizi veriyi paylaşan iş parçacıkları düşünülebilir. İlgili iş parçacıklarından biri, verileri okurken diğer iş parçacığı aynı verileri yazarsa, veri bütünlüğü bozulur. Bu sorunu çözmek için, her okuma ve yazma işleminden önce ilgili işlemin kilidini açan ve sonra kilitleyen bir mutex kullanılır.
• Condition Variables: Condition variables, bir iş parçacığının belirli bir koşulu beklemek için diğer iş parçacıklarından bildirim almasına izin verir. Örnek olarak, bir iş parçacığının bir kaynak üzerindeki değişiklikleri beklemesi durumunda, diğer iş parçacıkları, kaynakta bir değişiklik olduğunda diğer iş parçacığına bir bildirim gönderebilir.
• Atomic Operations: Atomic operasyonlar, bir iş parçacığının bir bellek konumunu okuyup yazarken diğer iş parçacığı tarafından aynı bellek konumunda yapılan bir değişiklikten etkilenmediğini garanti eder. Bu tür işlemleri yapmak için, işlemi yapacak iş parçacığının o bellek konumunu kilitlemesi gerekmez.

C++'taki bu mekanizmalar, birden fazla iş parçacığının belirli bir kaynağa erişmesini engelleyerek, kaynak bütünlüğünü sağlar ve yanlış sonuçlara neden olabilecek hataları önler.

Atomic Operations

C++'ın Semantik vektörleri, ağaç ve Graph veri yapılarında çalışırken, bir dizi veri türüne göre testler, karşılaştırmalar ve değişiklikler yapmak her zaman gereklidir. Bu gibi durumlarda atomic operation'lar kullanılır. Atomic operation'lar, bir işlem sırasında birden fazla thread'in çalıştığı durumlarda çekişmelere karşı koymak için kullanılır. Mutex lock ve unlock işlemlerinin aksine, atomic operation'lar daha etkilidir çünkü bu işlemler, herhangi bir arabellekte birkaç thread tarafından aynı anda yapılabilir. Bu nedenle, iş parçacıklarının birincil amaçlarına daha uygun olan bir yöntemdir.

C++'da atomic class, atomic flag, atomic integer veya atomic pointer gibi farklı atomic operation türleri bulunur. Atomic class, bir kaynağın durumunu saklamak ve tüm thread'ler arasında tutarlı bir görünüm sağlamak için kullanılır. Atomic flag ise bir kaynağı işaretlemek için kullanılır. Atomic Integer ve pointer, değişkenlerin birkaç thread tarafından eşzamanlı olarak okunması veya yazılması gereken durumlarda kullanılır.

Kullanımı oldukça basit olan atomic operation'lar, güvenlik sağlamak için bazı sınırlamalara sahiptir. Örneğin, bir atomic operasyondan sonra yeniden başlatma işlemi yapmak istiyorsak, bir açıklama eklemek zorundayız, aksi takdirde atomik operasyon işleme alınmaz ve hatalı işlemler yapılabilir. Bu nedenle, atomik işlemler yapılırken, açıklama eklemek ve mantıklı bir şekilde kullanmak önemlidir.

Bir başka örnek ise bir integer'ın arttırılması işlemidir. 10 farklı iş parçacığı aynı anda aynı int değişkenine erişmek istediğinde, zıt sonuçlar elde edebiliriz ancak atomic operasyon kullanarak, birden fazla sayının işlenmesinin engellenmesi sağlanır. Bu sayede, istemciye tutarlı bir sonuç verilmiş olur.

Smart Pointers

C++ programlama dilinde, bellek yönetimi yakından takip edilmesi gereken önemli bir konudur. Bilinçsiz bellek yönetimi programın çökmesine, hatalı çalışmasına ve güvenlik açıklarına neden olabilir. Smart pointer sınıfları, bellek yönetimini daha güvenli hale getirmek için kullanılan sınıflardır.

C++'ta üç farklı türde smart pointer sınıfı vardır:

• Unique pointer: Kendine özgü bir nesneyi temsil eder ve bir kez kullanıldıktan sonra başka bir nesneye aktarılamaz. Bu sayede, bellek sızıntısı ve çift silme hataları önlenir.
• Shared pointer: Birden fazla smart pointer nesnesi tarafından paylaşılabilir ve referans sayacı kullanılarak ne zaman bellekten silineceği belirlenir.
• Weak pointer: Shared pointer ile oluşturulan döngü referans sorununu önlemek için kullanılır. Weak pointer nesnesi, paylaşılan nesneye referans sahibi olur ama bellek yönetimine doğrudan müdahale etmez. Bu nedenle, paylaşılan nesne bellekten silinse bile weak pointer, geçersiz bir bellek referansı oluşturmaz.

Unique pointer, programcıların bellek yönetimini daha güvenli hale getirmelerini sağlar. Shared pointer, birden fazla nesnenin aynı bellek bölgelerine erişebilmesine izin verir ve weak pointer, paylaşılan bir nesneye erişirken her türlü hatayı önler.

Smart pointer sınıfları, bellek yönetimini otomatikleştirir ve bu sayede birçok bellek yönetimi hatasını engeller. Bu nedenle, bellek yönetimi ile ilgili hatalardan kaçınmak ve daha güvenli bir kod yazmak isteyen C++ programcıları, smart pointer sınıflarını sıklıkla kullanırlar.

Unique Pointer

Unique pointer, C++11 sürümünden itibaren kullanılmaya başlayan bir akıllı işaretçi sınıfıdır. Bu sınıf, bellek yönetimini otomatik hale getirerek hafızadaki nesnelerin oluşturulmasından ve yok edilmesinden sorumludur. Unique pointer, işaret ettiği nesnenin sahibidir ve tek sahipliğe sahiptir. Bu nedenle, başka bir unique pointer nesnesine aktarılamaz.

Unique pointer, bellekte koparma hatası yapmadan bellekteki nesneleri yok eder ve gerektiğinde hafıza alanını serbest bırakarak bir çöp biriktiriciye ihtiyaç duymaz. Ayrıca, kodda herhangi bir yapısal değişiklik yapmadan geçici nesnelerin yönetimini kolaylaştırır. Bu sayede, bellek sızıntılarından ve donanım sorunlarından kaçınarak programların daha güvenli hale getirilmesine olanak tanır.

Bir unique pointer nesnesi, bir hafıza bloğunu işaret eder ve bu hafıza bloğu silinirken unique pointer nesnesi de yok edilir. Eğer unique pointer nesnesi bu hafıza bloğunun tek sahibi ise, hafıza bloğunu siler. Eğer bu hafıza bloğuna birden fazla unique pointer nesnesi işaret ediyorsa, silme işlemini yapan unique pointer nesnesi yalnızca işaret ettiği hafıza bloğunu silerken, diğer unique pointer nesneleri boşa işaret eder.

Unique pointer kullanımı, C++'ta güvenli bir kod yazmanın önemli bir yönüdür. Kodun bellek yönetimini, tek sahibi olan unique pointer nesnesine devretmek, hataları önlemek ve kod hatası durumunda hafıza kaynaklarının bırakılmasını garanti altına almak için kullanılır. Bu özellik sayesinde, hafıza yönetim işlemleri, kodun çevre birimleriyle uyumlu hale getirilir ve daha güvenli bir kod oluşturulur.

Shared Pointer

Shared Pointer, C++11 standartı ile birlikte kullanılmaya başlanan akıllı işaretçi sınıflarından biridir. Temel olarak, bir nesnenin kaç adet işaretçi tarafından kullanıldığını takip eder ve nesnenin bellekten tamamen silinmesini sağlar.

Shared Pointer, nesneye birden fazla işaretçi olabileceğinden, referans sayıcısını arttırarak kullanılır. Böylece, nesne işaretçiler tarafından tutulduğu sürece bellekten silinmez. Son işaretçi de silinince, delete anahtar kelimesi otomatik olarak çağrılır ve bellekte işgal ettiği yeri boşaltır.

Shared Pointer kullanırken dikkat edilmesi gereken en önemli nokta, döngüsel referanslar oluşturmamaktır. Eğer bir nesne başka bir shared pointer nesnesine işaret ediyorsa, bu durumda döngüsel referans oluşabilir. Bu, bellekte kaçınamaz bir bellek sızıntısına neden olabilir.

Shared Pointer'ın en büyük farkı, nesneye referans sayısı olduğu sürece işlevselliğini sürdürmesidir. Bu sayede, paylaşım amacıyla kullanılabilir ve bellek yönetiminde hataya neden olan durumların da önüne geçebilir. Ancak, shared pointer'ın kullanımında dikkatli olmak gerekmektedir.