C Temelleri

Program Yapisi, Type'lar ve Operator'ler

C programlarinin yapi taslari: preprocessor’lar, data type’lar ve operator’ler. BPF programlari C ile yazildigi icin bu temeller kritik oneme sahiptir.

Neleri Atlayabilirsiniz

Bu roadmap XDP/networking eBPF programlarına odaklanmaktadır. Asagidaki C konulari bu scope’ta gerekli degildir. Facebook Katran, Cilium ve Cloudflare production BPF kodlarina karsi dogrulanmistir.

Konu	Neden Gerekli Değil
time.h / date-time fonksiyonları	BPF programları libc time fonksiyonları yerine bpf_ktime_get_ns() kullanır
File I/O (fopen, fread, fwrite)	BPF programları dosya sistemine erişemez; tüm state map’ler üzerinden geçer
Dynamic memory (malloc, free)	XDP/networking BPF programları yalnızca stack ve map tabanlı allocation kullanır*
Recursion	Verifier geriye doğru atlayışları reddeder; #pragma unroll ile bounded loop kullanın
Floating point arithmetic	BPF ISA’da floating-point instruction yoktur; integer math kullanın
Signal handling (signal.h)	Yalnızca user-space loader kodunda geçerlidir, BPF programlarında değil
Multi-threading (pthread)	BPF programları çağrı başına single-threaded’dir; concurrency per-CPU map’ler ile yönetilir
Standard I/O (printf, scanf)	Debug output için bpf_printk() kullanın; kernel context’te standard I/O yoktur
struct tm, strftime	BPF’te mevcut değil; timestamp’ler ham nanosaniye değerleridir
Rastgele sayı üretimi	BPF’te bpf_get_prandom_u32() vardır; libc random fonksiyonlarına gerek yoktur
Binary search tree	Prefix matching için BPF_MAP_TYPE_LPM_TRIE kullanın; BPF map’ler manuel aramayı gereksiz kılar
Linear/binary search algoritmaları	BPF map’ler O(1) hash lookup sağlar; arama algoritmalarını manuel uygulamaya gerek yoktur
Karmaşık veri yapıları (linked list, tree)	BPF map’ler (hash, array, LRU, LPM trie) klasik veri yapılarının yerini alır*

* Kernel 6.1+ notu: Modern kernel’lar heap allocation için bpf_obj_new(), linked list için bpf_list_head (6.1+) ve red-black tree için bpf_rbtree (6.3+) sunar. Bunlar sched_ext (custom CPU scheduling) gibi ileri BPF alt sistemlerinde kullanılır, tipik XDP/networking programlarında değil. Bu roadmap’in ötesine geçtiğinizde bu konulara geri dönün.

Opsiyonel ama pointer pratiği için faydalı: Linked list ve stack/queue implementasyonları. Bunları XDP’de kullanmayacaksınız, ancak iyi struct + pointer pratiği sağlarlar.

---

1.1 Program Yapısı ve Preprocessor’lar

• #include - header dosyalarını dahil etme
• #define - macro tanımlama
• #ifndef / #endif - header guard’lar (çifte dahil etmeyi önler)
• #pragma directive’leri - compiler için özel talimatlar
• Macro fonksiyonlar - compile-time kod üretimi

BPF’te kullanımı:

• SEC() macro -> __attribute__((section(NAME), used))
• #include "ep_platform.h" - eBPFHub platform header’ı
• #pragma unroll - bounded loop optimizasyonu

#define SEC(NAME) __attribute__((section(NAME), used))

SEC("xdp")
int xdp_prog(struct xdp_md *ctx) { ... }
// -> .xdp section'a yerleştirir, linker'ın discard etmesini önler

eBPFHub: Chapter 0 -> “Platform overview” alıştırmasında SEC() macro, #include kullanımı ve ilk BPF program yapısını göreceksiniz.

xdp-tutorial’da bakın: basic01-xdp-pass/xdp_pass_kern.c - SEC() macro’sunun nasıl tanımlandığını görün.

Alıştırma: Kendi header dosyanızı yazın, header guard ekleyin ve bir macro tanımlayın.

---

1.2 Data Type’lar ve Format Specifier’lar

• int, char, short, long, unsigned type’lar
• sizeof operator
• Type casting
• Format specifier’lar: %d, %u, %x, %s, %p, %llu

BPF’te kullanılan type’lar: __u8, __u16, __u32, __u64, __s32, __be16

Format specifier’lar bpf_printk için kritiktir:

• %d -> int
• %u -> unsigned int
• %x -> hex
• %llu -> __u64
• %s -> string (sınırlı)

eBPFHub: “Process context” alıştırmasında bpf_get_current_comm(&buf, sizeof(buf)) ile char[16] buffer kullanımını göreceksiniz.

xdp-tutorial’da bakın: common/xdp_stats_kern_user.h - struct datarec tanımı.

Alıştırma: sizeof kullanarak farklı type’ların boyutlarını yazdırın ve printf ile formatlayın.

---

1.3 Operator’ler ve Bitwise İşlemler

• Aritmetik: +, -, *, /, %
• Bitwise: &, |, ^, ~, <<, >>
• Karşılaştırma: ==, !=, <, >, <=, >=
• Mantıksal: &&, ||, !

BPF’te kritik: Bit masking (VLAN ID’lerini çıkarma, flag kontrolleri)

eBPFHub: “Reading event data” alıştırmasında __data_loc field decode işlemi ile bitwise operasyonları pratik yapacaksınız: alt 16 bit = offset, üst 16 bit = length.

offset = loc & 0xFFFF;
len = loc >> 16;

Alıştırma:

1. Bir sayının belirli bir bit’ini set/clear edin
2. Bir IP adresini 4 oktet’e bölüştürün (>> ve & kullanarak)