Blm 9 Altprogramlar ISBN 0-321-49362-1 9. Blm konular Giri - - PowerPoint PPT Presentation

ISBN 0-321-49362-1

Bölüm 9

Altprogramlar

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-2

• 9. Bölüm konuları
• Giriş
• Altprogram temelleri
• Yerel atıf ortamları (local referencing

environments)

• Parametre geçme yöntemleri
• Altprogram olan parametreler
• Çok anlamlı (overloaded) altprogramlar
• Jenerik altrpogramlar
• Kullanıcı-tanımlı çok anlamlı operatörler
• Korutinler (coroutines)

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-3

Giriş

• İki temel soyutlama

– Süreç soyutlama (process abstraction)

• İlk zamanlardan beri var

– Veri soyutlama (data abstraction)

• 1980lerden beri var

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-4

Altprogram temelleri

• Her altprogramın tek giriş noktası var
• Çağıran program, çağrılan program

çalışırken askıya alınır

• Çağrılanın çalışması bittiğinde, kontrol her

zaman onu çağırana geri döner.

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-5

Temel tanımlar

• Altprogram tanımı altprogramın arayüzünü ve yaptığı işleri

tanımlar

• Altprogram çağrılması altprogramın çalısması isteğidir
• Altprogram başlığı tanımın ilk kısmıdır. Altprogramın adını,

ne tür altprogram olduğunu (prosedür/fonksiyon) ve formel parametrelerini içerir

• Altprogramın parametre profili (imzası) parametrelerin

sayısı, sırası ve tiplerinden oluşur

• Altprogramın protokolü altprogramın profilidir. Altprogram

eğer bir fonksiyon ise, o zaman profile fonksiyonun dönüş tipi de dahil olur.

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-6

Temel tanımlar…

• Altprogram deklarasyonu altprogramın protokolünü içerir

(gövde yok).

• C ve C++ dillerinde fonksiyon deklarasyonunun adı: prototip
• Formel parametre (formal parameter) altprogam başlığında
• lup gövdede kullanılan bir “kukla” değişkendir (dummy

variable)

• Asıl parametre (actual parameter) altprogram çağrılmasında

kullanılan bir değer veya adrestir

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-7

Asıl/formel parametre ilişkilendirmesi

• Konuma bağlı

– Birinci asıl birinci formele, ikinci asıl ikinci formele vs. bağlanır

• Anahtar kelime

– Asıl parametrenin hangi formel parametreye bağlanacağını çağırma anında belirtiriz. – Avantajları:

• Parametreleri istediğimiz sırada verebiliriz
• Parametre eşleştirme hataları olmaz

– Dezavantajı: Formel parametre isimlerinin billinmesi gerekir

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-8

Formel parametre varsayılan değerleri

• Bazı dillerde (ör: C++, Python, Ruby, Ada, PHP),

formel parametrelerin varsayılan değerleri olabilir.

– C++ dilinde parametreler sıralı olduğundan varsayılan değerler en sona konur

• Değişen sayıda parametre
• C# metodlarının ayni tipte olamaları koşulu ile değişen

sayıda parametreleri olabilir

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-9

Prosedürler ve fonksiyonlar

• İki tür altprogram var

– Prosedürler : parametresi olabilen komutlar topluluğu – Fonksiyonlar prosedür gibi, ancak geri verdikleri değer (return value) var.

• Prensipte yan etkileri olmamalı
• Pratikte yan etkileri var

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-10

Lokal atıf ortamları (referencing environments)

• Lokal değişkenler yığıt-dinamik olabilir
• Avantajları
• Özyinelemeyi destekler
• Alt programlar yığıt üzerinde ayni yeri kullanabilir

– Dezavantajları

• Yer alma-yer bırakma (allocation/de-allocation) , ilkleme

zamanı

• Dolaylı adresleme
• Altprogramlar tarihçeye duyarlı değil
• Lokal değişkenler statik olabilir

– Avantajları ve dezavantajları yığıt-dinamiğin tersi

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-11

Parametre geçmenin semantik modelleri

• Gir modu (in mode)
• Çık modu (out mode)
• Girçık modu (inout mode)

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-12

Parametre geçmenin semantik modelleri...

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-13

Değer ile geçiş (Gir modu) (Pass by value)

• Asıl parametrenin değeri formel parametreyi

ilklemek için kullanılır

– Normalde kopyalama yönemi ile yapılır – Fonksiyon gövdesinde formel parametre bir lokal değişken gibi görev yapar – Kopyalamanın dezavantajları:

• Ek hafıza gerektirir
• Kopyalama zaman alabilir (büyük nesneler için)

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-14

Netice ile geçiş (Çık modu)

• Asıl parametre bir değişken olmalıdır.

Altprograma bir değer verilmez. Formel parametre yerel değişken gibi görev yapar. Kontrol çağırana dönmeden hemen önce, formel parametrenin son değeri asıl parametrenin içine kopyalanır.

– Fazladan deplama ve zaman ihtiyacı

• Olası sorun: sub(p1, p1); en son hangi

formel parametre kopyalanırsa, o değer p1 içindeki değer olur.

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-15

Değer-netice ile geçiş (girçık modu)

• Değer ve netice ile geçişin birleşimi
• Formel parametrelerin hafızada yeri var
• Altprogram çağrıldığında asıl parametreyi

formel parametreye kopyala

• Altprogram geri dönerken formel

parametreyi asıl parametreye geri kopyala

• Dezavantajları

– Iki kere kopyala – İki kere sakla

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-16

Referans ile geçiş (girçık modu)

• Asıl parametrenin adresini geç
• Formel parametreye yapılan herhangi bir

değişiklik anında asıl parametreye yansır

• Advantage: Verimlilik (kopyalama ve çifte

yer ayırma yok)

• Dezavantajı

– Ayni yere birden çok şekilde erişim (aliasing)

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-17

İsim ile geçiş (girçık modu)

• Metinsel yerike koyma
• Makro gibi
• Örnek:

– i 1’den n’e kadar olacak şekilde (xi × i) toplamını bul. Bu işi yapabilecek, Sum(i, 1, n, x[i]*i) diye çağrılabilecek bir altprogam yazalım.

İsim ile geçiş (girçık modu)...

real procedure Sum(j, lo, hi, Ej); value lo, hi; integer j, lo, hi; real Ej; begin real S; S := 0; for j := lo step 1 until hi do S := S + Ej; Sum := S end; Çağırma: Sum(i, 1, n, x[i]*i)

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-18

İsim ile geçiş problemi

• procedure swap (a, b);
• integer a, b, temp;
• begin
• temp := a;
• a := b;
• b:= temp
• end;
• swap(i, x[i]) olarak çağrılmanın etkisi:
• temp := i;
• i := x[i];
• x[i] := temp
• Doğru çalışmaz!

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-19

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-20

Parametre geçme yöntemleri gerçeklenmesi

• Çoğu dilde sistem çalışma-zamanı yığıtı

aracılığı ile

• Referans ile geçiş en kolay: yığıt üzerine

adres koy

• Referans ve değer-netice yöntemlerinde
• lası hata: asıl parametrenin değişken

yerine bir değer olması

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-21

Bazı ana dillerin parametre geçme yöntemleri

• C

– Değer ile geçiş

• C++

– Değer ile geçiş + Reference tipi aracılığı ile referans ile geçiş (ör: int f(int & x){….} )

• Java

– Tüm parametreler değer ile geçilir – Nesne parametreler gerçekte nesne işaretçisidirler, onun için işaretçi değer ile geçilir

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-22

Parametrelerin tip kontrolü

• Güvenirlik için önemli
• FORTRAN 77 ve orijinal C: yok
• Pascal, FORTRAN 90, Java, ve Ada: her zaman

yapılır

• ANSI C ve C++: kullanıcı tercihine kalmış

– Prototipler

• Yenice dillerde (Perl, JavaScript, PHP) yok

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-23

Altporgram ismi olan parametreler: referans ortamı

• Sığ bağlama: Parametre olarak geçilen

altprogramın çağrıldığı yerdeki ortam

• Dinamik etki alanlı diller için uygun
• Derin bağlama: Parametre olarak geçilen

altprogramın tanımladığı yerdeki ortam

• Statik etki alanlı diller için uygun

Altporgram ismi olan parametreler: referans ortamı…

• Özel amaçlı (ad hoc) bağlama: Parametre
• larak geçilen altprogramın parametre
• larak geçildiği yerdeki ortam

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-24

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-25

Çok amaçlı (overloaded) altprogram

• Ayni referans ortamında ayni isimde birden çok

altprogram

– Her versiyonun protrokolü farklı olmalı

• C++, Java, C#, ve Ada dillerinde önceden tanımlı

çok amaçlı altprogramlar var

• Ada dilinde, fonksiyonların geri dönüş tipleri

fornkiyonları ayırt etmek için kullanılabilirler, böylece iki çok amaçlı fonksiyonun parametre tipleri ayni olabilir.

• Ada, Java, C++, ve C# kullanıcı-tanımlı çok amaçlı

altprogramlara izin verirler.

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-26

Jenerik altprogramlar

• Jenerik (polimorfik) altrpogramlar her çağrıldıklarında değişik

tipte parametreler alabilirler

• Çok amaçlı (overloaded) altprogramlar ihtiyaca göre

polimorfizm sağlarlar (ad hoc polymorphism)

• Bir altprogramda altprogramın parametrelerinin tipini

tanımlayan tip ifadelerinde kullanılan ve yine altrpograma parametre olarak verilen bir tip değişkeni varsa, buna parametrik polimorfizm denir.

• Dinamik tip bağlamanın derleme zamanı versiyonu
• Ada dilinde, jenerik altprogramların tipleri açık olarak

belirtilir

• C++ dilinde kullanıldığı ortmabdan tipler belli olur

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-27

Jenerik altprogramlar...

• Java 5.0

– Jenerik parametreler sınıf olmalı – Jenerik paramtrele olarak geçilebilecek sınıflar üzerine sınırlamalar konulabilir

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-28

Parametrik polimorfizm örneği: C++

template <class Type> Type max(Type first, Type second) { return first > second ? first : second; }

• Yukarıdaki kalıp, > operatörünün tanımlı olduğu

her tip için geçerlidir. Örneğin, aşağıdaki tanım

• tomatik olarak yapılır.

int max (int first, int second) { return first > second? first : second; }

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-29

Fonksiyonlar için tasarım problemleri

• Yan etkilere izin var mı?

– Yan etkileri azaltmak için, parametreler herzaman gir modunda almalı (Ada’daki gibi)

• Hangi tip geri dönüş tipine izin var?

– Birçok komutlu dil geri dönüş tipini sınırlar – C dili, dizi ve fonksiyon haricindekilere izin verir – C++ C gibidir, ama kullanıcı-tanımlı tiplere de izin verir – Ada altprogramları, her türlü tipi döndürebilir (altprogramlar tip değildir, dolayısı ile döndürülemezler) – Java ve C# methodları her türlü tipi döndürebilir (metodlar tip değildir, dolayısı ile döndürülemezler) – Python ve Ruby’de metodlar birinci sınıf varlıklar

• lduklarından, döndürülebilirler

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-30

Kullanıcı-tanımlı çok amaçlı operatötler

• Ada, C++, Python, ve Ruby dillerinde operatörler

çok amaçlı (overloaded) olacak şekilde “yüklenebilirler”.

• Ada örneği

function "*" (A,B: in Vec_Type): return Integer is Sum: Integer := 0; begin for Index in A'range loop Sum := Sum + A(Index) * B(Index) end loop return sum; end "*"; … c = a * b; -- a, b, c Vec_Type tipinde

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-31

Korutinler

• Çok giriş noktası olan ve bu giriş noktalarını kendi

kontrol eden altprogram

• Ayni zamanda simetrik kontrol olarak bilinir.

Çağıran ve çağrılan oldukça eşit

• Korutin çağrılmasına tekrar-başla (resume) denir
• İlk tekrar-başla korutinin başından onu başlatır.

Daha sonrakiler kaldığı yerden devam ettirir.

• Korutinle birbirlerini tekrar-başlatırlar (sonsuza

kadar da olabilir)

• Koruntinler program ünitelerinin yalancı-paralel

(quasi-concurrent ) şekilde çağrılmalarını sağlar. Çalışmaları dönüşümlüdür ama örtüşmez.

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-32

Korutin görseli: olası çalışma kontrolü

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-33

Korutin görseli: olası çalışma kontrolü

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-34

Korutin görseli: olası çalışma kontrolü (döngülü)

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-35

Özet

• Altprogram tanımı, altprogram tarafından temsil

edilen faaliyetleri anlatır

• Altprogramlar fonksiyon veya prosedür olabilir.
• Lokal değişkenler yığıt-dinamik veya statik olabilir
• Parametre geçmenin üç kipi (mode): gir, çık, girçık
• Bazı dillerde oparatörler çok amaçlı olabilir

(overloaded)

• Altprogramlar jenerik olabilir
• Korutin, çok giriş noktası olabilen bir altprogram

türüdür.