20 Nisan 2011 Çarşamba

Bileşke Türler-Diziler

Bir problemin çözümü, problem tanımında geçen varlıkların çözüm ortamındaki araçlar tarafından doğrudan temsil edilmesi durumunda kolaylaşır. Mesela; bir çizimin çizgi, Bézier eğrisi, üçgen, kare gibi çeşitli geometrik nesneleri destekleyen ve bu nesnelere ilişkin çizme, döndürme, öteleme gibi uzmanlaşmış işlemleri sağlayan bir dil kullanılarak oluşturulması daha kolay olacaktır. Matris, denklem gibi matematiksel nesneleri ve ilişkin işlemleri doğrudan destekleyen Maxima ve Matlab gibi dillerin cebir problemleri çözmek için daha uygun olmasının sebebi de aynıdır. Her iki durumda da problem uzayındaki nesneler ile uygulanabilir işlemler ve bu öğelerin soyutlanmasıyla oluşturulan kavramlar ile çözümde kullanılan araçlar arasında eşleme çok basittir. Dolayısıyla, problem uzayını iyi bilen bir programcının üretken olması çok hızlı bir şekilde mümkün olabilmektedir.

Özel amaçlı diller için geçerli olan bu gözlem, Java gibi genel amaçlı olma iddiasındaki diller için geçerli değildir. Böylesine bir yaklaşım, söz konusu dili değişik ilgi gruplarının kavramlarıyla hantallaştıracak ve diğer ilgi gruplarına kullanılmaz hale getirecektir. Bunun yerine programlama dili, ilkel türler🔎 üzerine inşa edilen bir yeni tür tanımlama olanağı sağlar. İşte, yavaş yavaş Java'yı Java yapan bölgeye giriş yapacağımız bu yazıda, Fortran'ın ilk uyarlamalarından bu yana bizimle olan en eski [ve eskimeyen] tür işleciyle (İng., type operator) oluşturulan bileşke türlere, dizilere göz atacağız.1 Ancak, kısaca türdeş verilerin gruplanmasıyla oluşturulan bileşke türler olarak tanımlanabilecek dizilere girmeden önce, diğer bileşke türlerde de sıklıkla kullanacağımız terminolojiyi oluşturacağız.

TutacakVeNesne.java
public class TutacakVeNesne {
  public static void main(String[] ksa) {
    String ad1 = new String("Tevfik");
    String ad2 = new String("Tevfik");
    String ad3 = ad1;
    System.out.println(ad1 == ad2);
  } // void main(String[]) sonu
} // TutacakVeNesne sınıfının sonu
$ javac -encoding utf-8 TutacakVeNesne.java
$ java TutacakVeNesne
false

Yukarıdaki programın çalıştırılması sonrasında 6. satırda yapılan eşitlik denetimi, kimilerinizin beklentilerine aykırı olarak, standart çıktıya—değiştirilmediği müddetçe ekran—false yazacaktır. Bunun sebebi 6.satıra gelinmesiyle oluşan bellek seriliminin aşağıdaki temsili resmi ile açıklanabilir. Görüleceği gibi, 3. ve 4. satırda yaratılan iki nesneye üç değişken kullanılarak atıfta bulunulmaktadır.


Nesne yaratmak için kullanılan new işleci, belleğin yığın bölgesinde yeri ayrılan nesnenin işlenebilmesi için bir tutacak2 döndürmekte ve nesne döndürülen bu tutacağın değerine sahip tanımlayıcılar yoluyla dolaylı bir biçimde kullanılmaktadır. Buna göre, örneğimizde iki nesne yaratılmakta ve söz konusu nesnelerin tutacakları ad1 ve ad2 değişkenlerini ilklemek için kullanılmaktayken, ad1'in ad3'ü ilklemekte kullanılmasıyla iki tutacak3 da aynı nesneyi gösterir hale getirilmektedir. Bunun doğal bir sonucu olarak, tutacakları karşılaştırarak işini gören 6. satırdaki eşitlik denetimi de false döndürmektedir. Çünkü, temsil ettikleri nesnelerin içeriği aynı olmakla birlikte iki tutacak da farklı nesneleri göstermektedir. Eşitlik denetiminin nesne içeriği göz önüne alınarak yapılması isteniyorsa, ad1 tutacağına temsil ettiği nesneyi ad2 tutacağının temsil ettiği nesne ile karşılaştırmasını söyleyen equals iletisinin gönderilmesi gerekir. Aşağıdaki gibi yapılacak ileti gönderiminin sonrasında, ad1'in arkasındaki nesnenin türü olan String sınıfındaki equals metodu çağrılacak ve işlem tamamlanacaktır.
System.out.println(ad1.equals(ad2));
Programcının, yapısı hakkında tahminde bulunup nesneyi tutarsızlığa yol açabilecek binbir yoldan denetimsiz bir şekilde kullanımının önüne geçen bu özellik—tutacak nesne ayrımı—Java'nın programcının bilerek veya bilmeyerek kod güvenliğini tehlikeye atmasına izin vermeyeceğini gösterir. Her şey, nesnenin yaratılması sonrasında döndürülen tutacak aracılığıyla gönderilecek iletilerin çağrılmasına neden olacağı metotlar vasıtasıyla yapılır.4 Tutacak türü ile uyumlu olmayan ileti gönderimleri derleyici tarafından reddedilecektir.

Gelelim dizilere. Derleyici tarafından özel bir biçimde ele alınan sınıflar olan dizi türlerine ait nesneler, diğer bileşke türlü değerler gibi, yaratılır, kullanılır, ihtiyaç duyulmadıkları ilk noktada çöpe dönüşür ve gerekli olursa kapladıkları bellek alanı tekrar kullanılmak üzere çöp toplayıcı tarafından geri döndürülür. Ayrıca, bir dizi nesnesinin kullanımı sırasında eleman sayısının gereksinime göre artmayacağı, bu özelliğin nesnenin yaratılması noktasında sabitlendiği akıldan çıkarılmamalıdır. Aşağıdaki örnek üzerinden görelim.

Diziler.java
import java.util.Scanner;
import static java.lang.System.out;

public class Diziler {
  public static void main(String[] ksa) {
    Scanner grdKnl = new Scanner(System.in);
    int[] notlar = new int[3];
    for (int i = 1; i <= 3; i++) {
      out.print(i + ". notu giriniz: ");
      notlar[i - 1] = grdKnl.nextInt();
    }
    out.println("İkinci dizinin eleman sayısı: ");
    int[] yeniNotlar = new int[grdKnl.nextInt()];
    yeniNotlar = notlar;
    yeniNotlar[1] = notlar[1] + 5;
  } // void main(String[]) sonu
} // Diziler sınıfının sonu
Dizi nesnelerimizin yaratıldığı satırları ele alalım. 7 nolu satırdaki ilkleme komutunda dizi tutacağının adı olan notlar, int[] türüne sahip tanımlanıyor ve her üç elemanı da 0 ilk değerine sahip bir dizi nesnesini gösterecek şekilde ilkleniyor. 13. satırda, benzer bir işlem standart girdiden sağlanacak sayıda elemana sahip bir başka dizi için tekrarlanıyor. Dikkatinizden kaçmamıştır, her iki tutacak da int[] türlü ilan ediliyor; her iki durumda da eleman sayısına dair bilgi tanımda yer almıyor. Diğer bir deyişle, notlar ve yeniNotlar tutacaklarının ikisi de aynı türe sahip olacak şekilde tanımlanıyor.

Dizilere uygulanabilecek işlemler, eleman değerlerinin sorgulanması ve güncellenmesine sınırlıdır. Her iki işlem de, hedef elemanın sırasını belirleyen aritmetiksel deyimin arasına yerleştirildiği köşeli ayraç çiftini ([ ve ]) kullanır. İki işlemden hangisinin istendiği ayraç çiftinin kullanım yerinden anlaşılır. Örneğin, 15. satırdaki atama komutunun sol tarafındaki kullanım söz konusu diziye güncelleme yapıldığını gösterirken, sağ taraftaki kullanım sorgulama yapıldığına işaret eder. İşleme konu elemanın sırasını tayin eden ve indis olarak da adlandırılan aritmetik deyimin 0-başlangıçlı bir değer döndürmesi gerektiği unutulmamalıdır. Buna bağlı olarak, notlar dizisinin son elemanına aşağıdaki ifadeler ile erişilebilir. Opsiyonları anlamaya çalışırken, her dizi nesnesinde bulunan length adlı altalanın dizinin eleman sayısını tuttuğunu unutmayın.
notlar[2] = 333; // notlar[3] değil!!!
notlar[notlar.length - 1] = 333; // Daha iyi bir seçenek.
Belirlendikten sonra değişmeyen eleman sayısı, yenitNotlar dizisinde olduğu gibi çalışma anında belirlenebileceği için yukarıdaki kullanımlardan ikincinin seçilmesi yerinde olacaktır. Aksine bir tercih, her eleman sayısı değişiminde kodun ilişkin yerlerinde değişiklik yapma ihtiyacını doğurur.

Değineceğimiz bir diğer husus, eleman değerlerinin dizi nesnesinin yaratıldığı noktada sağlanması durumunda kullanılabilecek ve kaynak kodu anlamak açısından olumlu bir katkıda bulunan toptan ilkleme komutudur. Aşağıda örnekleri verilen bu komut sayesinde, dizi elemanlarına tanım noktasından farklı bir yerde atama yapılarak kodun uzamasına gerek kalmaz. Dikkat edecek olursanız, toptan ilklemenin kullanıldığı new işlecine dizimizin eleman sayısının verilmesi söz konusu değildir; programcının hatalı bir biçimde belirleme ihtimali bulunan bu değeri derleyici kendisi belirler.
int[] notlar = new int[]{60, 70, 80};
int[] yeniNotlar =
        new int[]{grdKnl.nextInt(), grdKnl.nextInt()};
Daha sonraki kimi yazılarımızda dönme şansını bulacağımız diziler konusunu, şu uyarıyı yineleyerek kapatalım: dizi türleri, derleyici tarafından özel bir biçimde ele alınan sınıflardır. Buna göre, örneğimizdeki notlar tutacağının yeniNotlar'a atanması, yeniNotlar'ın eskiden gösterdiği dizi nesnesini çöpe dönüştürür ve her iki tutacağın da aynı dizi nesnesini paylaşmasına neden olur. Dolayısıyla, bir dizi tutacağı yoluyla yapılacak güncelleme diğeri aracılığyla da görülecektir. Aşağıdaki temsili bellek seriliminden bunun nedenini daha kolay görebilirsiniz.
yeniNotlar = notlar;
yeniNotlar[1] = notlar[1] + 5;

  1. Dizilerin ilk olma şerefi, çalışmakta olan programın karalama defteri olarak düşünülebilecek birincil belleğin, genelde "kutucuklar" dizisi olarak kavramsallaştırılmasına dayanır. Dolayısıyla, sakın ola ki, bileşke türler içinde ilk olması nedeniyle dizilerin yararsız olduğunu düşünmeyin. Daha sonraki yazılarda değineceğimiz kimi olumsuz yönlerine rağmen, veri yapısı olarak dizilerin de kullanımının uygun olduğu pek çok durum olacaktır.
  2. Diğer dillerden aşırma sözcükleri kullanmayı profesyonelliğin belirleyici özelliği zannedenler, ki bu arkadaşlar genelde bir şey anlatmak için değil anlatmamak için konuşurlar, hendıl (İng., handle) demeyi yeğleyebilirler. Ancak, sözcük tercihimdeki mantığı açıklarsam bu arkadaşları da sanırım tarafımıza kazanabiliriz. Bunun için, bir tavayı yemek pişirmekte nasıl kullandığınızı düşünün. Tavanın tutacağı olan sapıyla değil mi? Dolayısıyla, nasıl ki, aklı başında insanlar tavayı sapı yardımıyla kullanırlar, nesneye aracısız erişim imkanının olmadığı Java'da nesneler tutacakları aracılığıyla kullanılırlar.

    Bu noktada, nadiren de olsa tutacak yerine tutamak sözcüğünü önerenlere de ufak bir tavsiyem var. Bir şeye tutunmakta kullanılan gövde üzerindeki oyuk veya çıkıntıların adı olan tutamak, maalesef, doğru bir seçim değil. Çünkü, adını koymaya çalıştığımız kavram nesnenin gövdesinde bulunmuyor ve yapılan atamalarla değişik zamanlarda değişik nesneleri temsil edebiliyor.
  3. Bundan sonraki anlatımımızda, "... nesnesinin tutacağına sahip tanımlayıcı" demektense, tutacak demeyi tercih edeceğiz.
  4. Nesne paradigmasına sadık kalınarak yapılan bu anlatım her zaman geçerli olmayacaktır. static olarak nitelenen metotlar, sadece tüm sınıf üyelerinin paylaştığı ortak özellikleri kullanarak işini görür ve ileti gönderilmeden doğrudan çağrılırlar.