NESNEYE YÖNELİK PROGRAMLAMA SINIFLAR

1. NESNEYE YÖNELİK PROGRAMLAMA SINIFLAR Özlem AYDIN Trakya Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Not: Bu sunumda Doç. Dr. Yılmaz KILIÇASLAN’ın Nesneye Yönelik Programlama dersi sunumlarından faydalanılmıştır.

2. SINIF VE NESNE KAVRAMLARI • Sınıf, aynı özellik ve davranışları gösteren varlıkların ortak kümesini belirleyen bir tanımdır. • Nesne, ait olduğu sınıftan gelen özelliklerin değerlerinin belli olduğu, sınıfı için tanımlı olan davranışları nasıl sergilediğinin bilindiği somut varlıktır.

3. SINIFLAR • Sınıflar, nesneye yönelik programlama yaklaşımını uygulamada gerekli olan C’deki yapılara (structures) benzeyen C++’a özgü veri yapılarıdır.

4. YAPILAR - 1 • Yapı, farklı veri tiplerini bir küme altında toplayan bir veri tipidir. • Eğer tarihler üzerine çok sık işlem yapan bir C programı yazıyorsanız, tarihleri gösteren yeni bir veri tipini yapı (structure) olarak tanımlayabilirsiniz: struct tarih { int ay; intgun; intyil; }; //... struct tarih dogum; dogum.ay = 1; dogum.gun = 23; dogum.yil = 1985;

5. YAPILAR - 2 • printf’e parametre olarak geçirmek suretiyle bir tarih yapısını yazdıramazsınız. Ya yapının her elemanını ayrı ayrı yazdırmalısınız ya da yapıyı bir bütün olarak yazdırmak için kendi fonksiyonunuzu yazmalısınız: void tarih_goruntule(struct tarih *tr) { staticchar *isim[] = {“zero”,”ocak”,”subat”,”mart”,”nisan”,“mayis”, ”haziran”,”temmuz”,”agustos”,“eylul”,”ekim”, ”kasim”,”aralik”}; printf(“%s %d %d”,isim[tr->ay],tr->gun,tr->yil);}

6. YAPILAR - 3 • Tarihler üzerinde, iki tanesini karşılaştırmak gibi, benzer işlemler yapmak için de, ya yapı elemanlarını ayrı ayrı işlemelisiniz ya da tarih yapılarını parametre olarak kabul edip söz konusu işlemleri sizin için yapan fonksiyonlar tanımlamalısınız.

7. YAPILAR - 4 • Tarihleri yapı olarak göstermenin çeşitli dezavantajları vardır: • Bir tarih yapısının geçerli bir tarihi içerdiği garanti edilemez. • Bir kez tarih veri tipini programlarınızda kullandığınızda, kodlaması üzerinde değişiklik yapmak çok zorlaşır.

8. YAPILAR - 5 • Bu problemlerden kaçınmak için daha fazla programlama eforu göstermelisiniz. Örneğin, • belirtilen değerlerin geçerliliğini test eden bir fonksiyon kullanabilirsiniz ve • yapının eleman sahalarına doğrudan erişmek yerine, erişim fonksiyonları tanımlayabilirsiniz.

9. SINIF BİLDİRİMİ - 1 • C++, tanımladığınız yeni veri tiplerinin güvenliğini, bir veri tipi ve bu veri tipi üzerindeki işlemleri aynı anda tanımlamanıza imkan veren sınıflar aracılığıyla sağlar. Sınıf ismi (class name) Özellikler (attributes) Metotlar (methods)

10. SINIF BİLDİRİMİ - 2 • Bir sınıf bildirimi, yalnızca verileri değil eleman fonksiyonları da içermesi haricinde, yapı bildirimine benzer: class sınıf_ismi{ özel korumalı veri ve fonksiyonlar erişim_etiketi: veri ve fonksiyonlar erişim_etiketi: veri ve fonksiyonlar // ... erişim_etiketi: veri ve fonksiyonlar } nesne_listesi;

11. SINIF BİLDİRİMİ - 3 • Örnek: // Tarih sinifi #include <iostream> usingnamespacestd; class Tarih { public: Tarih( intmn, intdy, intyr ); voidgoruntule(); ~Tarih(); private: int ay, gun, yil; };

12. FONKSİYONLARIN TANIMLANMASI - 1 // Bazı gerekli fonksiyonlar inline intmax( int a, int b ) { if ( a > b ) return a; return b; } inline intmin( int a, int b ) { if ( a < b ) return a; return b; }

13. FONKSİYONLARIN TANIMLANMASI - 2 // Yapici Fonksiyon Tarih::Tarih( intmn, intdy, intyr ) { staticint uzunluk[] = {0,31,28,31,30,31,30,31,31,30 31,30,31}; //366 gunicerenyillari ihmal ediyoruz. ay = max( 1, mn ); ay = min( ay, 12 ); gun = max( 1, dy ); gun = min( gun, uzunluk[ay] ); yil = max(1, yr ); }

14. FONKSİYONLARIN TANIMLANMASI - 3 // Tarih Bilgisi Goruntuleme Fonksiyonu void Tarih::goruntule() { staticchar *isim[] = {“zero”,”ocak”,”subat”,”mart”,”nisan”,”mayis”, ”haziran”,”temmuz”,”agustos”,“eylul”,”ekim”,”kasim”, ”aralik” }; cout << isim[ay] << ‘,’ << gun << ‘,’ << yil; }

15. FONKSİYONLARIN TANIMLANMASI - 4 // Yikici Fonksiyon Tarih::~Tarih() { // Hicbir sey yapma }

16. SINIFLARIN KULLANIMI-1 // Tarih sinifininkullanimina bir örnek intmain() { // Gecerli bir Tarih bildirimi Tarih dogum1(3, 12, 1985); // Gecersiz bir Tarih bildirimi Tarih dogum2(23, 259, 1966); dogum1.goruntule(); cout << ‘\n’; dogum2.goruntule(); cout << ‘\n’; return 0; }

17. SINIFLARIN KULLANIMI-2 • C’de tarihleri görüntülemek için her bir yapının adresini ilgili fonksiyona göndermeniz gerekecekti: // C’de tarihlerin goruntulenmesi goruntule(&dogum1); goruntule(&dogum2);

18. SINIFLARIN KULLANIMI-3 • C++ her bir eleman fonksiyonu bir yapının eleman sahasına erişmekte kullanılan sözdizimine benzer bir sözdizim ile çağırır: dogum1.goruntule(); dogum2.goruntule(); • C++’dakisözdizim bir veri tipi ile bu veri tipi üzerinde işlem yapacak fonksiyonlar arasındaki sıkı ilişkiyi vurgulamaktadır. Bu durum, sizin goruntule fonksiyonunu Tarih sınıfının bir parçasıymış gibi düşünmenize yol açar. Fakat, gerçekte bu birleşme yalnızca sözdizimseldir: Her Tarih nesnesi goruntule fonksiyonunun bir kopyasına sahip değildir; her nesne yalnızca kendi veri elemanlarını içerir.

19. SINIFIN ELEMANLARI • Görüldüğü gibi, sınıf bildirimi (int tipinde ay, gun, yil sahaları gibi) veri elemanlarına sahip olması yönüyle yapı bildirimine benzemektedir. Fakat, bazı yönlerden de C’deki yapı bildiriminden ayrılmaktadır. Örneğin: • public ve private anahtar sözcüklerini, • (goruntule gibi) fonksiyon bildirimlerini ve • (Tarih ve ~Tarih gibi) yapıcı ve yıkıcı olarak adlandırılan özel fonksiyonları içermektedir. Şimdi bu farklara ayrı ayrı bakalım.

20. ERİŞİM DÜZEYLERİ (public ve private)-1 • public ve private etiketleri kendilerini takip eden elemanların erişilebilirlik düzeyini belirler. Belirlenen erişim düzeyi bir sonraki etikete ya da sınıf tanımının sonuna kadar devam eder. • private elemanlara yalnızca eleman fonksiyonlar erişebilir. (Daha sonra, bu ayrıcalığa arkadaş sınıf veya fonksiyonların da sahip olduğunu göreceğiz.) • public elemanlara eleman fonksiyonlar dışında, sınıfa ait nesnenin kapsam alanında olması koşuluyla, programın herhangi bir fonksiyonundan erişilebilir.

21. ERİŞİM DÜZEYLERİ (public ve private)-2 • Sınıfa ait olmayan bir fonksiyon bir private elemana erişme girişiminde bulunursa derleyici hata üretir: intmain() { int i; Tarih dogum1( 3, 12, 1985 ) i = dogum1.ay;//Error: private saha okunamaz dogum1.gun=1;//Error: private saha degistirilemez return 0; } Fakat, public elemanlara (örn. goruntule fonksiyonu) erişim mümkündür.

22. ERİŞİM DÜZEYLERİ (public ve private)- 3 • Birçok programcının private elemanları bir grupta ve public elemanları bir başka grupta toplamayı tercih etmesine karşın, private ve public etiketleri bir sınıfın tanımında istenilen sayıda yinelenebilir. • Bütün sınıf tanımlamalarında varsayılan başlangıç moduprivate erişim modudur. Fakat, yine de okunurluğu artırmak için bütün bölümleri etiketlemekte yarar vardır. • Tarih sınıfında da örneklendiği gibi, C++’da yaygın olan bir konvansiyon publicarayüzün bütünüyle fonksiyonlardan oluşturulmasıdır; bir private veriyi bu amaç için tasarlanmış public bir eleman fonksiyon ile görüntüleyebilir ya da değiştirebilirsiniz.

23. ELEMAN FONKSİYONLAR- 1 • Eleman fonksiyonların prototipi ait olduğu sınıfın bildirimi içinde yer alır. • Sınıf dışında sınıfa ait bir fonksiyon tanımlanırken, fonksiyonun ismi, sınıfın ismi ve kapsam çözümleme operatörü birlikte kullanılır: Tarih::goruntule() Bu gösterim fonksiyonun bir sınıfa ait olduğunu ve isminin bu sınıfın kapsam alanında yer aldığını ifade etmektedir. Bu kapsam alanın dışında aynı isim, başka fonksiyonları adlandırmak için kullanılabilir.

24. ELEMAN FONKSİYONLAR- 2 • Her bir versiyonun parametre listesi ile diğerlerinden ayrılması koşuluyla, bir eleman fonksiyonu, herhangi bir diğer fonksiyon gibi aşırı yükleyebilirsiniz. • Eleman fonksiyonlar, sınıflarının diğer elemanlarına nesne ismi belirtmeksizin erişebilirler.

25. ELEMAN FONKSİYONLAR- 3 • Bir eleman fonksiyon, nesneye işaret eden bir işaretçi aracılığıyla da çağrılabilir: Tarih doğum1( 3, 12, 1985 ) Tarih *tarihPtr = &doğum1; tarihPtr -> goruntule();

26. ELEMAN FONKSİYONLAR- 4 • Bir eleman fonksiyon bir nesne referansı aracılığıyla bile çağrılabilir: Tarih doğum1( 3, 12, 1985 ) Tarih &digerTarih = doğum1; digerTarih.goruntule();

27. YAPICI FONKSİYONLAR - 1 • C’de kodladığımız tarih “structure”ının geçerli değerleri içermeyi doğrudan garanti edememek gibi bir dezavantajı olduğunu görmüştük. C++’da bu tür bir dezavantajı gidermenin bir yolu yapıcı fonksiyon yazmaktır. • Yapıcı fonksiyonlar sınıfınızın herhangi bir nesnesinin bildirimi yapıldığında, otomatik olarak çağrılan özel türde ilk değer atama fonksiyonlarıdır; ilk değer almamış nesnelerin kullanımından kaynaklanabilecek hataları engellerler.

28. YAPICI FONKSİYONLAR - 2 Yapıcı fonksiyonun ait olduğu sınıf ile aynı isme sahip olması gerekir. Örneğin, Tarih sınıfının yapıcı fonksiyonu Tarih olarak adlandırılmıştır. #include <iostream> usingnamespacestd; class Tarih { public: Tarih( intmn, intdy, intyr ); voidgoruntule(); ~Tarih(); private: int ay, gun, yil; };

29. YAPICI FONKSİYONLAR - 3 • Tarih yapıcı fonksiyonunun gerçeklemesine baktığımızda fonksiyonun yalnızca nesnenin eleman sahalarına ilk değer atamakla kalmayıp belirtilen değerlerin geçerliliğini de kontrol ettiğini görüyoruz. Bu yapıcı fonksiyonlararacılığıylanesnelerinanlamlı değerleriçermesinisağlamanın bir diğeryoludur. intmain() { // Gecerli bir Tarih bildirimi Tarih dogum1(3, 12, 1985); // Gecersiz bir Tarih bildirimi Tarih dogum2(23, 259, 1966); }

30. YAPICI FONKSİYONLAR - 4 • Bir sınıf nesnesinin kapsam alanına her girişinde yapıcı fonksiyon koşturulur. • Nesne bildirimi tamsayı bildirimine benzer.Önce veri tipi, ardından da nesnenin ismi belirtilir: Tarih doğum1( 3, 12, 1985 ); Fakat, nesnenin bildirimi parantez içinde bir argüman listesi de içerebilir. Bu argümanlar yapıcı fonksiyona parametre değeri olarak gönderilir ve nesnenin ilk değer atamasında kullanılır.

31. YAPICI FONKSİYONLAR - 5 • Bir yapıcı fonksiyon bildiriminde bulunurken, void dahil, döndürülecek herhangi bir değer tipi belirtemezsiniz. Dolayısıyla, bir yapıcı fonksiyon herhangi bir return ifadesi de içermez. • Yapıcı fonksiyonlarınızı aşırı yükleyerek, bir sınıf için birden fazla yapıcı fonksiyon bildiriminde bulunabilirsiniz. • Gerçekte, bir sınıf tanımlarken herhangi bir yapıcı fonksiyon tanımlama zorunluluğu yoktur. Eğer hiçbir yapıcı fonksiyon tanımlamazsanız derleyici otomatik olarak hiçbir parametre almayan ve hiçbir şey yapmayan bir tane üretir.

32. YIKICI FONKSİYONLAR - 1 • Yıkıcı fonksiyonlar, yapıcı fonksiyonların zıt işlevselliğine sahiptirler. Bir sınıf nesnesi kapsam alanının dışına çıkınca otomatik olarak yıkıcı fonksiyon çağrılır. • Yıkıcı fonksiyonun görevi bir nesne yok edilmeden önce gerekli bütün `temizlik’ işlerini yapmaktır. • Yıkıcılar nesne yok edilirken çağrılırlar. Sistem hafızayı geri alırken sonlandırma temizliğini yapar, böylece hafıza alanı yeni nesnelerin tutulması için tekrar kullanılabilir.

33. YIKICI FONKSİYONLAR - 2 • Yıkıcı fonksiyonların başlarına almak zorunda oldukları tilda (~) sembolü vardır. Yıkıcı fonksiyonun ismi sınıf ismi ile aynıdır. ~Tarih(); • Yıkıcı fonksiyonları da açıkça tanımlama zorunluluğu yoktur. • Yıkıcı fonksiyonlar aşırı yüklenemez; yalnızca bir tane olmak zorundadırlar. • Yıkıcı bir fonksiyon parametre alamaz ve değer döndüremez.

34. NESNELERİN YARATILMASI VE YOK EDİLMESİ - 1 Örnek: // DEMO.CPP #include <iostream> #include <cstring> using namespace std; class Demo { public: Demo( const char *nm ) ~Demo(); private: char isim[20]; };

35. NESNELERİN YARATILMASI VE YOK EDİLMESİ - 2 Demo::Demo( const char *nm ) { strncpy( isim, nm, 20 ); cout <<isim<< “ icinyapici fonksiyon cagrimi\n”; } Demo::~Demo() { cout <<isim<< “ icinyikici fonksiyon cagrimi\n”; } void fonk() { Demo yerelFonkNesnesi( “yerelFonkNesnesi” ); static Demo staticNesne( “statikNesne” ); cout << “fonkicinde” << endl; }

36. NESNELERİN YARATILMASI VE YOK EDİLMESİ - 3 DemoglobalNesne( “globalNesne” ); intmain() { DemoyerelMainNesnesi( “yerelMainNesnesi” ); cout << “fonkcagrimindanonce, mainicinde\n”; fonk(); cout << “fonkcagrimindan sonra, mainicinde\n”; return 0; }

37. NESNELERİN YARATILMASI VE YOK EDİLMESİ - 4 • Yerel nesneler için, yapıcı fonksiyon nesnenin bildirimi yapıldığında, yıkıcı fonksiyon ise program bildiriminin yapıldığı bloktan çıkarken çağrılır. • Global nesneler için, yapıcı fonksiyon program başlarken, yıkıcı fonksiyon ise program sona ererken çağrılır. • Statik nesneler için, yapıcı fonksiyon nesnenin bildiriminin yapıldığı fonksiyona ilk girişte, yıkıcı fonksiyon ise program sona ererken çağrılır.

38. NESNELERİN YARATILMASI VE YOK EDİLMESİ - 5 Program çıktıları: globalNesneicinyapici fonksiyon cagrimi yerelMainNesnesiicinyapici fonksiyon cagrimi fonkcagrimindan once, main icinde yerelFonkNesnesiicinyapici fonksiyon cagrimi statikNesneicinyapici fonksiyon cagrimi fonkicinde yerelFonkNesnesiicinyikici fonksiyon cagrimi fonkcagrimindansonra, main icinde yerelMainNesnesiicinyikici fonksiyon cagrimi statikNesneicinyikici fonksiyon cagrimi globalNesneicinyikici fonksiyon cagrimi

39. ELEMAN SAHALARA ERİŞİM - 1 • Şu anki haliyle, Tarih sınıfı gun, ay ve yil bileşenlerine erişim izni vermemektedir; örneğin, bir Tarih nesnesinin ay değerini okuyup değiştiremezsiniz. Bu sorunu gidermek için Tarih sınıfı aşağıdaki gibi değiştirilebilir: class Tarih { public: Tarih( intmn, intdy, intyr ); intaySoyle(); intgunSoyle(); intyilSoyle(); intayBelirle( intmn ); intgunBelirle ( intdy ); intyilBelirle( intyr ); voidgoruntule(); ~Tarih(); private: int ay, gun, yil; };

40. ELEMAN SAHALARA ERİŞİM - 2 • Erişim fonksiyonları şöyle tanımlanabilir: inline int Tarih::aySoyle() { return ay; } inline int Tarih::gunSoyle() { returngun; } inline int Tarih::yilSoyle() { returnyil; } void Tarih::ayBelirle( intmn ) { ay = max( 1, mn ); ay = min( ay, 12 ); }

41. ELEMAN SAHALARA ERİŞİM - 3 void Tarih::gunBelirle( intdy ) { staticint uzunluk[] = { 0,31,28,31,30,31,30, 31,31,30,31,30,31 }; gun = max( 1, dy ); gun = min( gun, uzunluk[ay] ); } void Tarih::yilBelirle( intyr ) { yil = max( 1, yr ); }

42. ELEMAN SAHALARA ERİŞİM - 4 • Aşağıdaki örnekte main fonksiyonu yeni tanımladığımız erişim fonksiyonlarını kullanmaktadır: intmain() { int i; Tarih sonTarih( 3, 10, 2005 ); i = sonTarih.aySoyle(); sonTarih.ayBelirle( 4 ); sonTarih.ayBelirle(sonTarih.aySoyle()+1); return 0; }

43. ELEMAN inline FONKSİYONLAR • Soyle fonksiyonları çok kısa olmaları nedeniyle ve çağrımlarının “overhead” içermemesi nedeniyle inline olarak bildirildiler. • Eleman fonksiyonların gövdesini sınıf bildirimi içine yerleştirmeniz halinde inline anahtar sözcüğünü kullanmadan inline bildirimlerini sağlamış olursunuz: class Tarih { public: Tarih( intmn, intdy, intyr ); intaySoyle() { return ay; } intgunSoyle() { returngun; } intyilSoyle() { returnyil; } // ... };

44. YAPICI FONKSİYONLARIN AŞIRI YÜKLENMESİ - 1 • Yeni eleman fonksiyonlarımızla, bir Tarih nesnesinin nasıl yaratılacağını yeniden belirleyebiliriz: class Tarih { public: Tarih(); Tarih( intmn, intdy, intyr ); // ... }; Tarih::Tarih() { ay = gun = yil = 1;} Tarih::Tarih( intmn, intdy, intyr ) { ayBelirle( mn ); gunBelirle( dy ); yilBelirle( yr ); }

45. YAPICI FONKSİYONLARIN AŞIRI YÜKLENMESİ - 1 voidmain() { Tarih dogum1; Tarih dogum2( 12, 25, 1990 ); dogum1.ayBelirle( 3 ); dogum1.gunBelirle( 12 ); dogum1.yilBelirle( 1985 ); }

46. const NESNELER VE ELEMAN FONKSİYONLAR - 1 • Değişkenleri olduğu gibi nesneleri de const olarak bildirebilirsiniz: const Tarih dogum1( 7, 4, 1776 ); • Bu tür bildirimler nesnenin sabit olduğu ve dolayısıyla hiçbir eleman sahasının değiştirilemeyeceği anlamına gelir. • Bir değişkeni const olarak bildirdiğinizde, derleyici bu değişkenin değerini değiştirebilecek işlemleri tespit edip uygun hata mesajlarını üretebilir. Ancak, derleyici bir eleman fonksiyonun nesnenin eleman sahalarını değiştirip değiştiremeyeceğini belirleyemez. Bu nedenle, hiçbir (sıradan) eleman fonksiyon sabit bir nesne için çağrılamaz.

47. const NESNELER VE ELEMAN FONKSİYONLAR - 2 • Eğer bir eleman fonksiyon nesnenin hiçbir eleman sahasını değiştirmiyorsa const olarak bildirilebilir ve bu şekilde sabit nesneler için çağrılabilir. • const anahtar sözcüğü sabit fonksiyonların hem bildiriminde hem de tanımlanmasında, parametre listesinden sonra, yer alır. • Sabit eleman fonksiyonlar ne nesnelerinin eleman sahalarını değiştirebilir, ne de sabit olmayan eleman fonksiyonları çağırabilirler. • Eleman fonksiyonlarınızı mümkün olduğunca sabit olarak bildirmelisiniz. Bu, sınıfınızı kullananların sabit nesneler bildirmelerine izin verecektir.

48. const NESNELER VE ELEMAN FONKSİYONLAR - 3 class Tarih { public: Tarih( intmn, intdy, intyr ); intaySoyle() const; intgunSoyle() const; intyilSoyle() const; intayBelirle( intmn ); intgunBelirle ( intdy ); intyilBelirle( intyr ); voidgoruntule() const; ~Tarih(); private: int ay, gun, yil; }; inline int Tarih::aySoyle() const { return ay; } // ... int i; const Tarih dogum1( 7, 4, 1776 ); i = dogum1.yilSoyle(); // Legal dogum1.yilBelirle( 1492 ); // Error

49. ELEMAN NESNELER - 1 • Bir sınıf, nesneleri eleman olarak içerebilir. Bu şekilde diğer sınıfları bileşen olarak kullanma suretiyle yeni bir sınıf tanımlama işlemine “composition” denir: classKisiBilgisi { public: // Public eleman fonksiyonlar... private: char isim[30]; char adres[60]; Tarih dogumTarihi; }; dogumTarihnesnesi KisiBilgisi sınıfından bir nesneyaratılıncaya kadaryaratılmaz.

50. ELEMAN NESNELER - 2 • Bir eleman nesne için yapıcı fonksiyon çağrımı, eleman nesneye ilk değer atamalarının yapılmasını gerektirir. Bunun icin yapılması gereken aşağıda örneklenmiştir: class KisiBilgisi { public: KisiBilgisi(char *nm, char *adr,int mn, int dy, int yr); // ... private: // ... };