Dinamik iletim

Bilgisayar programlamada dinamik iletim, altyordam çağrılarının ilişkin altyordam başlangıç adresine dinamik olarak bağlanmasıdır. Bir diğer deyişle, dinamik iletim program metnindeki bir çağrı ile işletilen altyordamın programın çalışması sırasında birbirine bağlanması durumudur. Geri çağrı ve çokbiçimliliğin realize edilmesinde kullanılan bu bağlama yöntemi, yordamsal programlama dillerinde altyordam göstericileriyle gerçekleştirilirken, nesne yönelimli dillerde kalıtlama ve gerçekleştirme ilişkilerinin kullanılmasıyla otomatikman sağlanır. Altyordamların birinci sınıf dil öğesi olarak ele alındığı fonksiyonel programlama dillerinde ise, aynı işlevsellik altyordamların argüman olarak geçirilmesi ile sağlanabilir.

Dinamik İletim ve Diğer Kavramlar

Dinamik iletimin başlıca amacı, kullanıcının gereksinimlerine göre değişkenlik gösterebilecek kod parçalarının kullanıcı tarafından tamamlanmasını mümkün kılarak yazılım çerçevelerinin çokbiçimli kullanılabilmesini sağlamak ve böylece daha yüksek yeniden kullanım elde etmektir. Örnek olarak, görsel arayüzlü bir yazılımı kullanırken yaptıklarınızı düşünün, düğmelere basıyorsunuz, metin kutularını dolduruyorsunuz, listelerden seçimler yapıyorsunuz, vs. Ancak, düğmenin (ve diğer görsel öğelerin) davranışı temelde değişmediği halde, düğmeye basıldığında programın amacına dönük şeyler oluyor. Mesela, öğrenci kayıt formunun doldurulması sonrasında tıklanan Tamam düğmesi öğrenci kaydını yaparken, kitap alışverişi sitesindeki aynı görünüşlü düğmeyi tıklamanız kitapların evinize kadar gelmesini sağlayan bir sürecin başlamasına neden oluyor. Tıklamak eylemi aynıyken, olup biten değişiyor ve bunun görsel arayüz kitaplığını üreten firma tarafından bilinmesi olanaksız; resmin sizin kullandığınız yazılımı—öğrenci kayıt ve kitap alışveriş yazılımları—üretenler tarafından doldurulması gerekli. İşte bu, yordamsal programlama dillerinde altyordam göstericilerine uygun altyordamların adreslerini geçirerek sağlanırken, nesne yönelimli dillerde yazılım çerçevesince sağlanan üstsınıflardan kalıtlama veya arayüzleri gerçekleştirme ile sağlanabilir.

Üstsınıftan kalıtlama veya arayüz gerçekleştirme senaryosunun geçerli olduğu durumlarda, bir nesneye gönderilen ileti sonucunda hangi metodun çağrılacağını belirleyen aşağıdaki adımların akılda tutulması yararlı olacaktır.

İletinin uygunluğu tutacak—gösterici veya referans da olabilir—türünün (statik tür) desteklediği iletilerle denetlenir. Derleme sırasında yapılan bu denetim, ileti ve metot imzalarının uyuşup uyuşmadığına bakar. Uyuşmanın olmaması durumunda, derleme hata mesajı vererek başarısız bir biçimde sona erecek ve bir sonraki adıma geçilmeyecektir.
Tutacağın temsil ettiği nesnenin sınıfına (dinamik tür) bakarak hangi metodun çağrılacağına karar verilir. Bu karar, nesnenin sınıfında gerçekleştirilen veya üstsınıflardan kalıtlanan metotlardan biri seçilerek programın çalışması sırasında verilir.

Programlama Dilleri ve Dinamik İletim

C

Kabarcık sıralaması algoritmasının C programlama dilindeki soysal gerçekleştirimini içeren aşağıdaki kabarcik_siralama fonksiyonunun imzasında iki nokta dikkat çekiyor: fonksiyon göstericisi ve eleman türü olarak void* ile eşanlamlı ilan edilmiş olan Object. Bunlardan ilki dizinin eleman türüne ve/veya sıralama fonksiyonunun kullanılış bağlamına göre farklı biçimlerde sıralanmasını olanaklı kılarken, ikincisi dizinin herhangi bir türden eleman tutabilmesini—yani, dizinin soysal olmasını—sağlıyor.

Kabarcik.h

#ifndef KABARCIK_H
#define KABARCIK_H

typedef void* Object;
typedef int (*KARSILASTIRMA_FONK)(Object, Object);

extern void kabarcik_siralama(Object dizi[], int boy, KARSILASTIRMA_FONK kar_fonk);
#endif

Yukarıda sağlanan imzaya uygun gerçekleştirime göz atıldığında ise, işin püf noktasının fonksiyon göstericisinin kullanıldığı içteki döngünün ilk satırında olduğu görülür. Her ne kadar kar adındaki bir fonksiyonun çağrılması ile aynı görünse de, aslında bu satırda kar adlı fonksiyon göstericisinin sahip olduğu değerin işaret ettiği bellek konumunda başlayan bir fonksiyon çağrılmaktadır; kabarcik_siralama fonksiyonunun çağrıldığı noktalarda kar parametresine değişik değerlere sahip göstericilerin geçirilmesi, farklı karşılaştırma ölçütlerinin kullanılması ve dolayısıyla sıralamanın farklı türler ve/veya biçimlerde yapılması anlamına gelecektir.

Kabarcik.c

#include <stdio.h>
#include "Kabarcik.h"

#define BOOL char
#define FALSE 0
#define TRUE 1

static void takas_et(Object dz[], int sol_indis, int sag_indis) {
  Object gecici = dz[sol_indis];
  dz[sol_indis] = dz[sag_indis];
  dz[sag_indis] = gecici;
} /* void takas_et(Object[], int, int) sonu */

void kabarcik_siralama(Object dz[], int boy, KARSILASTIRMA_FONK kar) {
  int gecis, j;

  for(gecis = 1; gecis < boy; gecis++) {
    BOOL takas_var = FALSE;

    for (j = 0; j < boy - gecis; j++)
      if (kar(dz[j], dz[j + 1]) > 0) { 
        takas_et(dz, j, j + 1);
        takas_var = TRUE;
      } /* if sonu */
    if (!takas_var) return; 
  } /* for(gecis = 1; gecis < boy; gecis++) sonu */
} /* void kabarcik_siralama(Object[], int, KARSILASTIRMA_FONK) sonu */

Aşağıda sağlanan sınama programının incelenmesi olup bitenin daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır. kabarcik_siralama fonksiyonunun ilk kullanılışı Integer türlü elemanları olan bir diziyi karşılaştırma amacıyla int_kars fonksiyonundan yararlanarak sıralarken, ikinci kullanılış komut satırında geçirilen karakter katarı dizisini karşılaştırmak için karakter_katarı_kars fonksiyonundan yararlanarak sıralıyor.^[1]

Kabarcik_Sinama.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "Kabarcik.h"

typedef int* Integer;

void ksa_bas(char *ksa[], int boy) { ... }

void intleri_bas(Integer dz[], int boy) { ... }

int karakter_katar_kars(Object sol, Object sag) {
  return(strcmp((char*) sol, (char *) sag));
} /* int karakter_katar_kars(Object, Object) sonu */

int int_kars(Object sol, Object sag) {
  Integer ig1 = (Integer) sol;
  Integer ig2 = (Integer) sag;

  if (*ig1 > *ig2) return 1;
    else if (*ig1 < *ig2) return -1;
      else return 0;   
} /* int int_kars(Object, Object) sonu */

int main(int args, char *ksa[]) {
  int dizi[] = {1, 3, 102, 6, 34, 12, 35}, i;
  Integer int_dz[7];
  for (i = 0; i < 7; i++) int_dz[i] = &dizi[i];

  printf("\nTAMSAYI DIZISI SINANIYOR\n\nSiralama oncesi\n"); 
  intleri_bas(int_dz, 7); 
  kabarcik_siralama((Object*) int_dz, 7, &int_kars); 
  printf("\nSiralama sonrasi\n"); intleri_bas(int_dz, 7);
  
  printf("\nKARAKTER KATARI DIZISI SINANIYOR\n\nSiralama oncesi\n"); 
  ksa_bas(&ksa[1], args - 1);
  kabarcik_siralama((Object*) &ksa[1], args - 1, karakter_katari_kars);
  printf("Siralama sonrasi\n"); ksa_bas(&ksa[1], args - 1);

  return(0);
} /* int main(int, char **) sonu */

C++

C'nin nesne yönelimli ardılı olan C++'da dinamik iletim, fonksiyon göstericilerine ek olarak, üstsınıfta virtual ilan edilen bir fonksiyonun altsınıflarda ihtiyaca uygun bir biçimde gerçekleştirilmesi veya ezilmesi ile sağlanır. Varsayılan iletim biçiminin statik olması nedeniyle, söz konusu fonksiyonun virtual ilan edilmemesi dinamik iletimi ve dolayısıyla çokbiçimliliği engelleyecektir. Unutulmaması gereken bir diğer nokta, çokbiçimliliğin üstsınıf türünden bir gösterici veya referans—bir başka deyişle, derleyici tarafından özel bir biçimde ele alınan sabit gösterici—ile mümkün olduğudur. Bu, üstsınıf ve altsınıf nesnelerinin muhtemelen değişik büyüklüklerde olması, büyüklüğü çalışma anında belirlenebilen bellek bölgelerinin yığın bellekten ayrılması gerekliliği ve yığın belleğin ancak göstericiler ile işlenebilmesi nedeniyle zorunludur.

Memur.hxx

#ifndef MEMUR_HXX
#define MEMUR_HXX
class Memur {
...
public:
  virtual double aylik_gelir() = 0;
...
}; // Memur sinifinin sonu
#endif

İkinci aşamada yapılması gereken, dinamik iletimli çağrılacağı için virtual ilan edilmiş olan fonksiyonların altsınıflarda tanımlanmakta olan türlerin özelliklerini göz önünde bulundurarak gerçekleştirmektir.

GenelMudur.hxx

#ifndef GENELMUDUR_HXX
#define GENELMUDUR_HXX
#include "Memur.hxx"

class GenelMudur : public Memur { ... };
#endif

GenelMudur.c

#include "GenelMudur.hxx"
...
double GenelMudur::aylik_gelir() {
    // Geliri derece, kademe ve alınabilecek rüşveti hesaba katarak hesapla.
} // double GenelMudur::aylik_gelir() sonu
...

DuzMemur.hxx

#ifndef DUZMEMUR_HXX
#define DUZMEMUR_HXX
#include "Memur.hxx"

class DuzMemur : public Memur { ... };
#endif

DuzMemur.c

#include "DuzMemur.hxx"
...
double DuzMemur::aylik_gelir() {
  // Geliri derece ve kademeden yararlanarak hesapla.
} // double DuzMemur::aylik_gelir() sonu
...

Dinamik iletimli fonksiyonun çokbiçimli kullanımına bir örnek aşağıdaki kod parçasından görülebilir. Dikkat edilecek olursa, memurlar adındaki kabın eleman türü üstsınıfın referans türüne sahip tanımlanmış. Dolayısıyla, söz konusu kap Memur veya Memur gibi olan—yani, Memur'dan kalıtlayan—herhangi bir türden nesneyi gösteren referanslar tutacaktır.^[2]

Bordro.cpp

#include <vector>
using namespace std;
#include "Memur.hxx"
#include "GenelMudur.hxx"
#include "DuzMemur.hxx"

int main(void) {
  vector<Memur&> memurlar;
  ...
  double toplam_odeme = 0;
  vector<Memur&>::const_iterator bas = memurlar.begin(), son = memurlar.end();
  while(bas != son) {
    toplam_odeme += (*bas).aylik_gelir();
    bas++;
  } // while (bas != son) sonu
  ...
} // int main(void) sonu

Java

Java'da, final ilan edilerek aksi söylenmedikçe, tüm metotlar dinamik iletimle çağrılır. Dolayısıyla, programcının fazladan bir şey yapmasına gerek yoktur.

Kalıtlama Yoluyla Çokbiçimlilik ve Dinamik İletim

Memur.java

public abstract class Memur {
  ...
  public double gelir();
  ...
} // Memur sınıfının sonu

GenelMüdür.java

public class GenelMüdür extends Memur {
  ...
  public double gelir() {
    // Geliri derece, kademe ve alınabilecek rüşveti hesaba katarak hesapla.
  }
  ...
} // GenelMüdür sınıfının sonu

DüzMemur.java

public class DüzMemur extends Memur {
  ...
  public double gelir() {
    // Geliri derece ve kademeden yararlanarak hesapla.
  }
  ...
} // DüzMemur sınıfının sonu

Kalıtlama yoluyla çokbiçimliliğin örneklendiği aşağıdaki kod parçasından da görülebileceği gibi, gönderilen ileti sonucunda çağrılan metot, tutacağın arkasındaki nesnenin türüne göre belirlenmektedir. Buna göre, for döngüsünün içindeki gelir iletisi, kimi zaman GenelMüdür kimi zamansa DüzMemur sınıfındaki aynı imzalı metodun çağrılmasına neden olacaktır.

Bordro.java

import java.util.Vector;

public class Bordro {
  Vector<Memur> çalışanlar = new Vector<Memur>();
  ...
  double toplamÖdeme = 0;
  for (Memur çalışan : çalışanlar)
    toplamÖdeme += çalışan.gelir();
  ...
} // Bordro sınıfının sonu

Gerçekleştirme Yoluyla Çokbiçimlilik ve Dinamik İletim

Java, türleri (sınıflar ve arayüzler) gibi olmak ilişkisine göre bir sıradüzenine koyan kalıtlama ilişkisinin yanı sıra sınıfları sahip oldukları ortak arayüzlere göre kategorize eden gerçekleştirme ilişkisini de sunar. Gerçekleştirme ilişkisi yoluyla dinamik iletimin kullanılması ve metotların çokbiçimli bir şekilde kullanılması, birbirleriyle benzer olsun veya olmasın, aynı kategoriye giren sınıfların ortak bir arayüzü gerçekleştirmesi ile mümkün olur.

Öğrenci.java

package öğrenciişleri;

public class Öğrenci implements Comparable<Öğrenci>{
  ...
  pubic int compareTo(Öğrenci sağ) { ... }
  ...
} // Öğrenci sınıfının sonu

Vatandaş.java

package gelirvergisi;

public class Vatandaş implements Comparable<Vatandaş>{
  ...
  public int compareTo(Vatandaş sağ) { ... }
  ...
} // Vatandaş sınıfının sonu

Algoritmalar.java

package algoritmalar;

import java.util.*;

public class Sıralamalar {
  ...
  public static <V extends Comparable<? extends V>> void kabarcık(List<V> kap) {
    if (kap.length <= 1) return;

    boolean takasVar = false;
    int geçiş = 1;
    do {
      takasVar = false;
      for (int j = 0; j < kap.length - geçiş; j++) {
        V oAnki = kap.get(j), sonraki = kap.get(j + 1);
        if (oAnki.compareTo(sonraki) > 0) {
          V geçici = oAnki;
          oAnki = sonraki;
          sonraki = geçici;
          takasVar = true;
        } // if (oAnki.compareTo(sonraki) > 0) sonu
      } // for (int j = 0; j < kap.length - geçiş; j++) sonu
    } while(++geçiş < kap.length && takasVar);
  } // <V extends Comparable<V>> void kabarcık(List<V>) sonu
  ...
} // Sıralamalar sınıfının sonu

AlgoritmaSınama.java

import gelirvergisi;
import öğrenciişleri;
import static algoritmalar.Sıralamalar;

public class AlgoritmaSınama {
  ...
  kabarcık(öğrenciler);
  ...
  kabarcık(vergiMükellefleri);
  ...
} // AlgoritmaSınama sınıfının sonu

Scheme

Fonksiyonel programlama dillerinden olan Scheme'de dinamik iletim, altyordamların birinci sınıf muamele görmesi nedeniyle oldukça kolay sağlanır. Altyordam türlerinin varlığı, altyordamların argüman olarak geçirilmesini ve altyordamlardan sonuç olarak döndürülmesini olanaklı kılar. Bunun sonucunda, çokbiçimli davranması beklenen altyordama değişik altyordamların geçirilmesi işimizi görecektir. Örneğin, aşağıdaki kabarcık sıralaması gerçekleştirimine ikinci argüman olarak > geçirilmesi ilk argümandaki sayı dizisinin artan sırada sıralanması sağlarken, string-< geçirilmesi ilk argümandaki karakter katarı dizisinin azalan sırada sıralanmasını sağlayacaktır.

(define (kabarcık-alg dz öncemi?)
  (define (eleman-takas dz i j)
    (let ([geçici (vector-ref dz i)])
      (vector-set! dz i (vector-ref dz j))
      (vector-set! dz j geçici)))
  (define (geçiş ub)
    (do ((i 0 (+ i 1)) (takas? #f)) 
      ((= i (- ub 1)) takas?)
      (when (öncemi? (vector-ref dz (+ i 1)) (vector-ref dz i))
        (eleman-takas dz i (+ i 1))
        (set! takas? #t))))
   
  (do ((j (vector-length dz) (- j 1)) 
       (takas? #t (geçiş j))) 
    ((or (not takas?) (= j 1)) dz)))

Notlar

^ Adres işlecinin (&) kullanımlardan birinde olup diğerinde olmaması sizi şaşırtmasın. Her iki durumda da geçirilen değer, söz konusu fonksiyonun başlangıç adresini işaret eden bir gösterici değeri olacaktır.
^ Gerçekleştirimi sağlanmayan dinamik iletimli bir fonksiyonunun bulunması, Memur sınıfını bir soyut sınıf (İngilizce: abstract class) yapıyor. Dolayısıyla, kabımız içindeki referansların Memur nesnelerini göstermesi, soyut bir sınıfın nesneleri yaratılamayacağı için, söz konusu olmayacaktır.