Nesneye Yönelik Programlama - C# Ders Notları Dr. Suat KARAKAYA

Transkript

1 Ders Notları Dr. Suat KARAKAYA Inheritance (Kalıtım/Miras) NYP uyumlu geliştirme ortamlarında polymorphism (çok biçimlilik) sağlamanın bir yolu da kalıtım yoluyla sınıf türetmektir. Temel olarak kalıtım işlemi, bir sınıftan başka bir sınıf türetme işlemidir. Bu yaklaşımla var olan sınıflar geliştirilebilir veya yeni bir sınıf tanımlanabilir. Uygulamamızda yazacağımız sınıfa benzer özelliklere sahip bir sınıf elimizde zaten varsa, bu sınıfı yazacağımız yeni sııfa aktararak ihtiyaç duyduğumuz bazı özelliklerini kullanabiliriz. Yapılan işlem asıl sınıfı miras alarak ondan yeni bir sınıf türetmektir. Yeni oluşan sınıfa türemiş sınıf (derived class), miras veren sınıf ise temel sınıf (base class) olarak isimlendirilir. Türemiş sınıf temel sınıfın izin verilen tüm özelliklerini taşır. Ayrıca yeni üyeler eklenerek genişletilebilir. Türemiş sınıf da bir başka sınıfa miras yoluyla aktarılabilir. Bir sınıf birden fazla sınıfa kalıtım yoluyla aktarılabilir. Ancak sadece bir sınıftan kalıtım alabilir. Kalıtım işlemi : operatörü ile gerçekleştirilir. Bir Base class (Temel sınıf) tan bir derived class (türeyen sınıf) a miras yoluyla sınıf üyelerini nasıl aktarırız? Örnek bir uygulama ile görelim: class TemelSinif internal int x; internal int y get; set; internal void metot1() Console.WriteLine("TemelSinif metodu..."); class TureyenSinif : TemelSinif TureyenSinif t1 = new TureyenSinif(); t1.x = 2; t1.y = 8; t1.metot1(); Console.ReadKey(); Inheritance (kalıtım/miras) yolulya birden fazla sınıftan üye kazanılamaz. Bu girişim derleme hatası ile sonuçlanacaktır. class Person1 public string Name get; set; public string Surname get; set; class Person2 public string Departmet get; set; public string City get; set; class Student : Person1, Person2 public int StudentId get; set; TemelSinif classında 3 üye tanımlanmıştır: x(field), y(property), metot1(metot). TureyenSinif classında herhangi bir üye bulunmuyor. Tüm üyeleri kalıtımdan geliyor. x alanı, y özelliği ve metot1 metodu TemelSinif classından miras alınmıştır. Student classı Person1 ve Person2 classlarından kalıtım almak istediğinde bu geçersiz bir işlem olarak kabul edilecektir. (Person1 ve Person2 interface olsaydı bu mümkün olabilirdi.)

2 Bir Base classtan (Person) birden çok derived classa (Student ve Worker) miras yoluyla sınıf üyelerini nasıl aktarırız? Örnek bir uygulama ile görelim: class Person public string Name get; set; public string Surname get; set; class Student : Person public int StudentId get; set; class Worker : Person public int WorkerId get; set; Student std1 = new Student(); Worker wrk1 = new Worker(); Person prs1 = new Person(); Interface kullanarak yaptığımız işlemler (implementasyonlar), class inheritance ile yaptığımız işlemlere benzemektedir. Aradaki temel fark, interfaceler tek başına bir anlam ifade etmezken, kalıtım veren (base class) tek başına kullanılabilen bağımsız bir sınıftır. Bir diğer fark ise interface kullaırken çoklu implementasyon (çoklu kalıtım) yapılabilirken, class interface uygulamasında tek bir base classtan kalıtım alınabilir. Uygulamada sadece derived classlar kullanılacaksa bir başka deyişle base sınıf yapsına ihtiyaç yoksa interface kullanımı daha mantıklı bir çözüm olacaktır. Ancak kısıtlanmış bir base class veya abstract class (ilerleyen notlarda bahsedilecek) gerekliliği varsa class inheritance uygulamak daha doğru bir çözüm olacaktır. Access Modifiers (Erişim Bildirgeçleri) Private: Sadece tanımlı olan blokta (sınıf vb.) geçerlidir. Protected: Sadece tanımlı olduğu blokta geçerlidir. Ekstra olarak inherit edildiği sınıflarda da tanımlıdır. Private ile yapılamayan bu işlem protected seviyesinde yapılabilir. Internal: Bağlı bulunduğu proje (Assembly) içerisinde referans ihtiyacı duyulmadan kullanılabilir. Aynı Namespace altındaki alanlara erişebilir. Assembly dışında erişilemez. Class lar varsayılan olarak internal seviyedindedir. Public: Harici bir projeden de erişilebilen alanlardır. Referans eklendikten sonra ve using <Namespace> satırının eklenmesinin ardından tüm projelerde public tanımlanmış elemanlara erişilebilir. Virtual Methods (Sanal Metotlar) Person classında 2 adet property bulunuyor: Name, Surname. Bu property ler miras olarak Student ve Worker classlarına aktarılmak isteniyor. Student classında kendisinde ait 1 üye var. Bu üye miras değil: StudentId. Worker classında kendisinde ait 1 üye var. Bu üye miras değil: WorkerId. Worker classı: kendisinde ait 1 üye + miras aldığı 2 üyeye sahiptir. Student classı: kendisinde ait 1 üye + miras aldığı 2 üyeye sahiptir. Person classı: kendisinde ait 1 üyeye sahiptir. Base class içerisinde varsayılan bir içerik ile tanımlanmış bir metot virtual sözcüğü ile tanımlanırsa, miras alan bir sınıf (derived class) içerisinde içeriği yeniden yazılabilir. (Metot varsayılan formatından çıkarılarak üzerine yazılabilir). Bu işleme override adı verilir. Derived class içerisinde, yeniden yapılandırılmak istenen bir virtual metot, override ön sözcüğü ile tanımlanır. Bu işlem sonucunda, virtual metodun yapısı sadece override yapan türeyen sınıfta değişir. Temel sınıfta ve varsa diğer türeyen sınıflarda değişim olmaz. 2

3 Virtual metotları ve override işlemini bir problem üzerinde inceleyelim: Communicate isimli sınıf içerisinde varsayılan bir veri gönderme metodu yazılıyor. Bu metodun birçok haberleşme terminali (hyper, siow, vb.) için ortak bir çözüm sunduğu varsayılıyor ve varsayılan metotları içeren Communicate sınıfı tüm haberleşme terminellerine base olarak kalıtım veriyor. Ancak bazı terminallerde (örn. docklight) data göndermek için varsayılan yöntemin dışında ekstra bir takım işlemler yapılması veya tamamen farklı bir operasyon gerçekleştirilmesi gerekiyor. Az sayıda olsa da bu istisnaları yönetebilmek için base classta tanımlı Send() metodunda değişiklik yapılmasına yetki verilmesi istenmektedir. Bu yetkiyi vermek için Send() metodu virtual olarak tanımlanmıştır. Virtual olarak tanımlandıktan sonra miras alan sınıfların tümü varsayılan Send() metodunu kullanmaya devam edebilir. Ekstra bir işleme gerek yoktur. Ancak virtual sözcüğü bu metodun türeyen sınıflar tarafından yeniden tasarlanmasına izin vermektedir. Bu yetki kullanılarak Docklight sınıfı içerisinde Send() metodu istenilen biçimde yeniden tasarlanmıştır. class Communicate public virtual void Send() Console.WriteLine("data sended (default)"); public void Receive() Console.WriteLine("data received (default)"); class Docklight : Communicate public override void Send() Console.WriteLine("data send via Docklight"); class Hyper : Communicate Hyper hyp1 = new Hyper(); Docklight dc1 = new Docklight(); hyp1.send(); hyp1.receive(); dc1.send(); Console.ReadKey(); hyp1.send(); hyp1.receive(); dc1.send(); Açıklamalar: Hyper sınıfı, kalıtım aldığı Communicate sınıfının Send() metodunu olduğu gibi kullanmayı tercih etmiştir. Bunu yapmak için (Send metodu virtual olarak tanımlanış olsa dahi) inheritance operasyonu dışında bir işlem yapılmasına gerek yoktur. Ancak, Docklight sınıfı, kalıtım aldığı Communicate sınıfının Send() metodunu kullanmak yerine kendine özgü bir Send metodu uygulamayı tercih etmektedir. Bunu yapmak için metodun 3

4 adını değiştirmeksizin override sözcüğünü kullanarak metodun içeriğini tekrar yazma şansına sahiptir. Docklight sınıfı Receive() metodunu da kalıtım yolu ile Communicate sınıfından almıştır. Ancak bu metodu olduğu gibi kullanmaktadır. Override yapmamıştır. Zaten Receive metodu temel sınıfta virtual olarak tanımlanmadığı için istense bile override işlemine tabi tutulamaz. Özetle, inheriance yaptığımız sınıfta (temel sınıf/base class) genel bir operasyon var ve her ortamda bu operasyon ayın şekilde yapılıyorsa, bu operasyonu virtual tanımlamaya gerek yoktur. Ama bazı ortamlarda değişik bir formatta kullanmak gerekiyorsa bu operasyonu yeniden yazmamız gerekiyorsa, temel sınıftan bunun için izin alınması gerekir. Bunu sağlayan ön sözcük ise virtual sözcüğüdür. base sözcüğü: türeyen sınıf içerisinde temel sınıfın üyelerine erişmek için kullanılan ifadedir. Base classı temsil eden sözcüktür. Temel sınıfta tanımlı bir operasyonu kullanmadan önce özel bir konfigürasyon yapılması gerekiyorsa, türeyen sınıf içerisinde override yapılarak önce bu konfigürasyon gerçekleştirilir, sonra base.operasyon() gibi bir işlem adımı ile temel sınıf metodu çağırılabilir. class Communicate public virtual void Send() Console.WriteLine("data sended (default)"); public void Receive() Console.WriteLine("data received (default)"); class Docklight : Communicate public override void Send() Console.WriteLine("gerekli ön konfigurasyonlar yapıldı."); base.send(); Açıklamalar: Docklight sınıfı, kalıtım aldığı Communicate sınıfının Send() metodunu olduğu gibi kullanabilmektedir. Ancak bu metodu kullanmadan önce kendine has bir takım ön işlemler gerekli olduğu ve bu konfigürasyonlar yapıldıktan sonra base classtaki Send() metodunun kullanılabileceği varsayılsın. Bu durumda 2 seçeneğimiz var: 1. Docklight sınıfında override Send() metodu altında tüm konfigürasyonlar ve veri gönderme protokolleri dahil sıfırdan yeni bir metot yazmak, 2. Docklight sınıfında override Send() metodu altında sadece bu sınıfa ait ön konfigürasyonları yazıp, veri gönderme protokolleri ile ilgili işlemleri temel sınıftan olduğu gibi almak. 4

5 Verilen örnekte 2. Yol tercih edilmiştir. 1. seçenek de aynı sonucu verecektir ancak Send() metodunun içerdiği varsayılan veri gönderme protokolleri temel sınıfta verilen varsayılan metot ile kalıtım alan Docklight sınıfında ortak olduğu için bunu tekrar sıfırdan yazmak verimli olmayacaktır. Bu tip durumlarda base sözcüğü aracılığı ile temel sınıf referans gösterilebilir ve varsayılan metotlar override metotlar altında çağırılabilir. Interface ler ile class inheritance arasında tercih yaparken gözetilebilecek bir kriter de bu konu olarak düşünülebilir. Örnekte verilen tipte bir durum varsa class inheritance yaklaşımı daha doğru bir çözüm olacaktır. Abstract Class (Soyut Sınıf) Soyut sınıflar da interface kullanımına ve virtual metotlara benzer bir amaçla tanımlanır. Hatırlarsak, interface ler içerisinde belli prototipleri tanımlayıp, implemente edilen sınıflar içinde bu prototipleri tam olarak tanımlamayı zorunlu hale getirmiştik. Virtual metotlarda ise belirlediğimiz operasyonları kalıtım yoluyla alan türeyen sınıflar, override işlemi ile bu metotları yeniden tanımlayabiliyordu. Ancak interface lerdeki gibi bir zorunluluk yoktu. Abstract classlar ise interface ile virtual metotların bir kesişimi gibi düşünülebilir. Interface gibi soyut kavramlar değildir, gerçek metotlar içerebilir. Ancak interface ler gibi, kalıtım verdiği sınıfıta üyelerin override edilmesini zorunlu kılar. İsteğe bağlı olarak ister tüm üyeler, ister seçilen üyeler override edilmeye mecbur bırakılabilir. Soyut sınıflar sadece ve sadece inheritance vermek için tanımlanırlar. Interface ler ile benzer biçimde new operasyonu ile türetilemezler. Abstract classlar hem tamamlanmış hem de prototip üyeler içerebilir. (interfaceler sadece prototip içerebilir.) Tamamlanmış olarak verilen üyeler miras alan sınıflarda doğrudan kullanılabilir. Prototip olarak verilen üyeler abstract sözcüğü ile tanımlanır ve miras alan sınıflarda override edilmesi zorunludur. Abstract bir sınıf üyesi, türeyen bir sınıfta tamamlanmış olarak override edilmezse derleyici hatası oluşacaktır. Hatırlatma1: Virtual metotlarda böyle bir durum yoktu. Virtual metotlar istenirse override edilebilir, zorunlu değildir. Hatırlatma2: interface lerde böyle bir durum vardı. Prototip olarak bulunan bir üye implemente edilen sınıfta inheritance olarak da adlandırılabilir tamamlanmış olarak tanımlanmak zorundadır. Abstract class konusunu bir örnek problem üzerinden açıklayalım: Haberleşme işlemi gerçekleştiren 2 terminal programı kullanan bir yazılım için bir veri yönetimi programı yazmak istiyoruz. Terminaller : hyper, siow. Haberleşme yönetimi için kullanılan temel bir sınıf tanımlayalım. Bu sınıf içerisinde veri gönderme ve veri okuma operasyonlarını gerçekleştiren 2 adet metot bulunsun. (Send() ve Read()) Veri gönderme işlemi, tüm haberleşme terminelleri için ortak bir şekilde gerçekleştiği varsayılsın. Veri okuma operasyonu ise, istisnasız tüm terminaller için benzersiz birer teknikle gerçekleştirildiği varsayılsın. Bu durumda tüm terminaller ortak veri gönderme metodunu kullanacak, ancak veri okuma aşamasında her terminal kendi özgün veri okuma metodunu kullanacaktır. 5

6 abstract class Communication public void Send() Console.WriteLine("Data gönderildi (default). "); public abstract void Read(); class Hyper : Communication public override void Read() Console.WriteLine("Hyper terminal'e özel data okuma işlemi..."); class Siow : Communication public override void Read() Console.WriteLine("Siow terminal'e özel veri okuma işlemi..."); ; Verilen sınıf tanımlamaları dahilinde main() metodu altında bu sınıflardan nesneler türeterek hangi metotları koşturabildiklerini inceleyelim: Siow siow1 = new Siow(); Hyper hyper1 = new Hyper(); siow1.send(); siow1.read(); hyper1.send(); hyper1.read(); Console.ReadKey(); Communication soyut sınıfında tanımlı. Siow sınıfında override edildi. Communication soyut sınıfında tanımlı. Hyper sınıfında override edildi. 6