NESNEYE YÖNELİK PROGRAMLAMANIN TEMEL İLKELERİ GENEL BİR BAKIŞ

1. NESNEYE YÖNELİK PROGRAMLAMANIN TEMEL İLKELERİGENEL BİR BAKIŞ Yılmaz Kılıçaslan

2. Sunum Planı • Bir önceki derse bağlantı • Programlama yaklaşımları • Nesneye-Yönelik Programlamanın İlkeleri • Soyutlama • Saklama • Kalıtım • Çok biçimlilik SINIF SINIF HİYERARŞİSİ

3. Bir Önceki Derse Bağlantı • Gerçeğin bütün düzlemleri karmaşıklığın üstesinden gelmek için, bölümleyerek soyutlama ilkesini kullanır. • Dijkstra’nın belirttiği gibi, karmaşıklıkla nasıl baş edleceği antik dönemden beri bilinmektedir: “böl ve yönet” (divide et impera – divide and rule).

4. PROGRAMLAMA YAKLAŞIMLARI • Bir programlama dili algoritmalar ve veri yapılarından oluşur. • Programlama dilleri programlamaya yaklaşım açısından 4 gruba ayrılabilir: • Prosedür yönelimli diller (örn. Fortran, Pascal) • Fonksiyon yönelimli diller (örn. Lisp) • Nesne yönelimli diller (örn. C++, C#, Java) • Mantık yönelimli diller (örn. Prolog)

5. PROSEDÜR YÖNELİMLİ DİLLERE ALTERNATİF OLARAK NESNE YÖNELİMLİ DİLLER • Geleneksel prosedür yönelimli programlama yaklaşımında, bir program gerçekleştirilecek bir dizi işlem adımını, yani bir algoritmayı, tanımlar. • Nesneye-yönelik yaklaşımda ise, bir program birbiriyle etkileşim halinde olan bir nesneler sistemini tanımlar. • C++’ı tümüyle prosedürel bir dil olarak kullanabiliriz; fakat, ancak nesneye-yönelik bir yaklaşımla bu dilin bütün potansiyelini açığa çıkarabiliriz.

6. NESNEYE-YÖNELİK PROGRAMLAMANIN TEMEL KAVRAMLARI • Nesneye-yönelik programlamanın temel kavramları, • büyük programlar yazmayı kolaylaştıran soyutlama veprogramları değiştirmeyi ve korumayı kolaylaştıran saklama • kalıtım ve çok biçimliğe izin veren ve programları kolayca genişletilebilir kılan sınıf hiyerarşisidir. • Herhangi bir programlama dilinde bu kavramları uygulayabilirsiniz; fakat, nesneye-yönelik programlama dilleri salt bu amaçla tasarlanmışlardır.

7. SOYUTLAMA - 1 “Soyutlama” , belirli bir bakış açısından, önemli özelliklere odaklanabilmek için ayrıntıları göz ardı etme sürecidir.

8. SOYUTLAMA - 2 • Geleneksel olarak, bir programlama dili soyutlama yapmaya izin verdiği ölçüde yüksek-düzeyli (high-level) kabul edilir. • C++ (ve diğer nesneye-yönelik programla dilleri) verilen bir işi C’den daha soyut bir tarzda tanımlama imkanı verirken, C de Birleştirici Dillerden daha soyut bir ortam sunar.

9. PROSEDÜREL SOYUTLAMA-1 • İşlemlere ilişkin ayrıntıları göz ardı etmemize izin veren “prosedürel soyutlama” en yaygın soyutlama tarzıdır. • Belirli bir dilde bir program yazarken programcı kendisini bu dilin sunmuş olduğu soyutlama düzeyiyle sınırlamak zorunda değildir. Birçok dil kullanıcı-tanımlı fonksiyonlar (rutinler, prosedürler) yardımıyla prosedürel soyutlama düzeyini daha yukarılara taşımaya izin verir.

10. PROSEDÜREL SOYUTLAMA-2 • Kendi fonksiyonlarınızı yazarak, programın yaptığı bir dizi işleme bir isim vermiş olursunuz. Örneğin, iki karakter katarının aynılığını büyük-küçük harf ayrımı gözetmeksizin test eden aşağıdaki kodu, while (*s != ‘\0’) { if ((*s == *t) || ((*s >= ‘A’) && (*s <= ‘Z’) && ((*s+32) == *t)) || ((*t >= ‘A’) && (*t <= ‘Z’) && ((*t+32) == *s)) ) { s++; t++; } else break; } if (*s == ‘\0’) printf(“esit \n”); else printf(“esit degil \n”); bir fonksiyon içine yerleştirebiliriz: if ( !_stricmp(s, t) ) printf(“eşit \n”) else printf(“esit degil \n”);

11. PROSEDÜREL DEKOMPOZİSYON • Yapısal programlama yaklaşımında, • ilk tasarım adımı programdan beklenen işlevselliği belirlemektir. Yanıtlanması gereken, “Bu program ne yapacak?” sorusudur. • Ardından, istenileni gerçekleştirmesi için programın atması gereken temel adımlar yüksek-düzeyli “pseudo” kodlar ya da akış diyagramları yardımıyla belirlenir. • Sonrasında, her temel adım daha küçük adımlara bölünerek tasarım daha rafine hale getirilir. • Bu yaklaşıma, prosedürel ayrıştırma (“procedural decomposition”) denir.

12. PROSEDÜREL DEKOMPOZİSYON "Structured programming appears to fall apart when applications exceed 100,000 lines or so of code" (Stein 1988)

13. VERİ SOYUTLAMASI-1 • Bir veri tipinin nasıl yapılandığının ayrıntılarını göz ardı etmemize izin veren soyutlama tarzına “veri soyutlaması” denir. • Örneğin, bilgisayardaki her tür veri ikili sayılar olarak düşünülebilir. Fakat, birçok programcı ondalık sayılarla düşünmeyi tercih ettiği için, dillerin çoğu tam ve “floating” sayıları destekler. • Basic dili karakter katarı (string) tipini bir veri soyutlaması olarak destekler. Diğer yandan, C dili string soyutlamasını doğrudan desteklemez. Bu dilde stringler ardışık bellek hücrelerini işgal eden bir dizi karakter olarak tanımlanmıştır.

14. VERİ SOYUTLAMASI-2 • Prosedürel soyutlama kapasitelerinin aksine, birçok dil yeni veri soyutlaması düzeyleri yaratmak konusunda sınırlı destek sağlarlar. • C kullanıcı tanımlı veri tiplerini “structure”lar ve “typedef”ler aracılığıyla destekler. • Birçok programcı “structure”ları basit bir değişkenler topluluğu olarak kullanır: struct KisiBilgisi { char isim[30]; long telefon; char adres1[30]; char adrese2[30]; }

15. Nesne: Prosedürel Soyutlama + Veri Soyutlaması • Bir “structure”ın bildirimini kendisini kullanmamız gereken fonksiyonları belirtmeden yapabiliriz. C dili, içsel olarak birbirlerine bağlı olmalarına rağmen, prosedürel soyutlamayı ve veri soyutlamasını iki ayrı teknik olarak sunar. • Bu tekniklerin birleştiği noktada nesne-tabanlı ya da nesneye-yönelik programlama yaklaşımı doğar.

16. SINIFLAR • Nesneye-yönelik programlama, prosedürel soyutlama ve veri soyutlamasını sınıflar biçiminde birleştirir. • Bir sınıfı tanımlarken, yüksek-düzeyli soyut bir yapıya ilişkin her şey belirlenir. • Bu sınıfa ait bir nesneyi kullanırken, sınıf içinde bildirilmiş veri tipleri ve onlar üzerinde tanımlanmış işlemler göz ardı edilebilir.

17. SARMALAMA • Programımızın tasarımını kendi işlem kümelerine sahip soyut veri tipleri etrafında yaparak kendimizi kodlama / gerçekleme detaylarından daha fazla arındırırız. Bu da bizi nesneye-yönelik programlamanın bir diğer avantajına, sarmalamaya, götürür.

18. Sarmalama = Bilgi Saklama • “Sarmalama”, soyutlamayı desteklemek yada güçlendirmek için bir sınıfın iç yapısının gizlenmesidir. Bu gizleme, bir sınıfın “görünür” arayüzü ile “özel” gerçeklemesi arasında keskin bir ayrım yapmamızı gerektirir. • Bir sınıfın arayüzü o sınıfın ne yapabileceğini, gerçeklemesi ise bunu nasıl yapabileceğini gösterir.

19. Verileri Fonksiyonlarla Gizleme • Gerçek bir sarmalama, verileri fonksiyonlarla gizlemeyi gerektirir: Fonk. Erişilebilir verili nesne VERİ Fonk. Fonk. Fonk. Fonk. Fonk. Gizli verili nesne VERİ Fonk. Fonk. Fonk.

20. Parça bütün ve alt-sınıf üst sınıf hiyerarşileri

21. SINIF HİYERARŞİSİ • Nesneye-yönelik programlamanın, prosedürel programlamada bulunmayan, bir özelliği, tip hiyerarşisi tanımlayabilme yeteneğidir. • Örneğin, C Dili bütün veri tiplerini birbirinden bağımsız olarak ele alırken, C++ bir sınıfın başka bir sınıfın alt-tipi olarak tanımlanmasına; sınıflar arası benzerlikleri bir ortak üst-sınıf altında toplamaya izin verir. • Birkaç sınıf için ortak bir üst-sınıf tanımlama da bir tür soyutlamadır. Sınıfların ortaklaşa taşıdıkları bazı yönler üzerinde odaklanıp diğerlerini göz ardı etmeye izin verir. • Bir sınıf hiyerarşisi tanımlamanın 2 pratik faydası vardır: • Türetilmiş sınıf üst-sınıfın kodunu paylaşabilir; • Türetilmiş sınıf üst-sınıfın arayüzünü paylaşabilir.

22. KOD KALITIMI • Eğer yeni bir sınıf tanımlıyorsanız ve mevcut bir sınıfın işlevselliğinden yararlanmak istiyorsanız, yeni sınıfınızı mevcut sınıftan türetirsiniz. Bu durumda kalıtım mekanizmaları size mevcut kodu yeniden kullanma imkanı sağlar.

23. ARAYÜZ KALITIMI • Bir diğer kalıtım stratejisi, türetilmiş sınıfın üst-sınıfının eleman fonksiyonlarının yalnızca isimlerini kalıtım yoluyla almasıdır. Türetilmiş sınıf bu fonksiyonlar için kendi kodunu kullanır. • Arayüz kalıtımının temel faydası çok-biçimliliğe izin vermesidir.

24. ÖZET • NYP’de sınıflar, • Soyutlama • Sarmalama • Hiyerarşik veri yapılanması için gerekli desteği sağlarlar.

25. Kaynaklar • Robert, L. 2002. Object-Oriented Programming in C++. S˄MS, Indianapolis, Indiana. • Stein, J. March 1988. Object-Oriented Progran-iming and Database Design. Dr.Dobb'sjoumal of Software Tbolsfor tbe Professional Programmer, No. 137, p. 18.