Programlama dillerinde Statik ve Dinamik Tür kavramı
C ve Python örnekleri ile statik ve dinamik tür kavramına bakıyoruz
Programlama dillerinin (neredeyse ?) tamamında bir tür kavramından bahsedebiliriz. Tür, İngilizce type kelimesinin karşılığıdır. Genelde tüm programlama dillerinde, yazılan kodda tanımlanan değişkenlerin, sabitlerin, oluşturulan ifadelerin birer türleri vardır. Dillerdeki tür ile ilgili kavramları kapsayan çatı terim ise Tür Sistemi yani Type System‘dir.
Dilde türe sahip olan değişken (nesne), ifade gibi kavramların türleri, eğer derleme sırasında belirleniyorsa o diller statically typed yani statik türlü ya da statik türe sahip olan dil, eğer çalışma sırasında (run time) belirleniyorsa da dil dynamically typed yani dinamik türlü ya da dinamik türe sahip olan dil olarak adlandırılır. İlk paragrafta da belirttiğim gibi type kelimesinin buradaki Türkçe karşılığı yazmak değil tür dür. Statik ve dinamik kelimeleri de değişmeyen/sabit ve değişen/sabit olmayan anlamlarından ziyade (yazının ilerleyen kısımlarında aslında bunu da ima ettiklerini göreceğiz) derleme zamanında ve çalışma zamanında anlamındadır. Nasıl derleme zamanında bağlanan kütüphanelere statically linked library, çalışma zamanında bağlanan kütüphanelere de dynamically linked library diyorsak buradaki kelimeler de bu anlamdadır.
Biraz daha genelleştirelim…
Özellik | Statik | Dinamik |
---|---|---|
Türlerin belirlenme zamanı | derleme zamanı (compilation time) | çalışma zamanı (run time) |
Tür ile ilgili kontroller | derleme zamanı (compilation time) | çalışma zamanı (run time) |
Tür ihlali bildirimleri | derleme hataları ve uyarıları | istisna üretilmesi (exception throwing) |
Derlenen / Yorumlanan | derlenen (compiled) diller | yorumlanan (interpreted) diller |
Değişkenlerin tür bildirimleri | açıkça (explicit) | örtülü (implicit), çıkarımlı (inferred) |
Değişken türleri | sabittir, değişmez | sabit değildir, değişebilir |
Bu konudaki temel tanım, türlerin ne zaman belirlendiğidir, yani tablodaki ilk satır. Diğer satırlar ise ilgili dillerin sahip oldukları genel geçer, tipik özellikleridir. Yüzlerce programlama dili olduğunu düşünürsek tüm satırların tüm diller için geçerli olduğunu söylemem fazla iddialı olabilir ama pratikte bu şekilde olduğunu düşünmek de sizi fazla yanıltmayacaktır.
C, C++, Java gibi diller statik tür kavramına sahip iken, JavaScript, Python, PHP gibi diller ise dinamik tür kavramına sahiptir 1 2. Şimdi gelin, C ve Python dillerinden örneklerle konuyu biraz daha anlayalım.
Python, Dinamik Tür Kavramına Örnek
Python dilinde type()
isimli fonksiyon ile bir nesnenin türünü öğrenebilmek
mümkündür. Aşağıdaki koda bir bakalım:
x = 3
print (type(x))
x = "alper"
y = x + " yazar"
print (type(x))
x = 3.5
print (type(x))
y = x + " yazar"
Çıktı da şu şekilde olmaktadır:
<class 'int'>
<class 'str'>
<class 'float'>
Traceback (most recent call last):
File "<string>", line 8, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'float' and 'str'
Durumu bir değerlendirelim:
x
değişkenin türü farklı türden değerler atayarak örtülü olarak belirlenmiş ve değişmiştir.x
değişkenini tanımlarken açıkça türünü belirtmedik, ona atanan değere göre türü otomatik olarak belirlendi.y = x + " yazar"
ifadesi hem satır 4 hem de satır 8 de vardır. İlk ifadede bir problem yoktur çünkü ilgili satırdax
in türüstr
dir ve dilin kuralları gereğince iki string toplanabilir. Fakat, ikinci ifadede hata vardır çünkü o noktadax
in türüfloat
tır ve yine dil kuralları gereğistr
ilefloat
toplanamamaktadır. Çalışma sırasında bir değişkenin türü değiştirilebilmiştir.- Son satırdaki hata ise ancak çalışma sırasında
TypeError
olarak yakalanabilmiştir. Peki niye programın çalışmasının başında yakalanamamıştır? Çünkü Python dilinde kodlar tipik olarak satır satır çalıştırılır ve hata ilgili satır çalıştırıldığı zaman ortaya çıkmıştır.
C, Statik Tür Kavramına Örnek
Benzer bir örneği C ile yapalım. C dilinde, Python’daki gibi dahili (built-in)
bir type()
fonksiyonu yoktur. Fakat dile C11 ile gelen generic selection
expression 3 desteğini bir makro ile kullanarak benzer bir kod oluşturabiliriz
4 5.
// See: https://stackoverflow.com/a/17290414/1766391
// Tested with x86-64 gcc 12.2 with default flags on https://godbolt.org/
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#define typename(x) _Generic((x), /* Get the name of a type */ \
\
_Bool: "_Bool", unsigned char: "unsigned char", \
char: "char", signed char: "signed char", \
short int: "short int", unsigned short int: "unsigned short int", \
int: "int", unsigned int: "unsigned int", \
long int: "long int", unsigned long int: "unsigned long int", \
long long int: "long long int", unsigned long long int: "unsigned long long int", \
float: "float", double: "double", \
long double: "long double", char *: "pointer to char", \
void *: "pointer to void", int *: "pointer to int", \
default: "other")
int main(void){
int x;
double y = 3.4;
printf("x bir %s\n",typename(x));
printf("y bir %s\n",typename(y));
x = y; //Neden hata değil?
printf("x hala %s\n",typename(x));
printf("x = %d\n",x);
}
Çıktı da şu şekilde olmaktadır:
x bir int
y bir double
x hala int
x = 3
Duruma bir bakalım:
- Yukarıda iki farkı değişken tanımladık:
x
vey
. Tanımlama sırasında ise türleri açıkça belirttik,x
birint
türünden nesne,y
isefloat
türünden bir nesne oldu. Artık bu değişkenlerin türleri programın ömrü boyunca sabit kalacaktır. - Akışın ortalarında bir yerde 3.4 değerini tutan ve
float
türünden olany
nin değerini birint
türden değişken olanx
e atadık. Peki bu niye problem olmadı? Hani türler değişimiyordu? Aslında yine değişmedi,x
hepint
. C dilinin kuralları gereğince aslında 3.4 bir implicit type conversion a yani örtülü tür dönüşümüne maruz kaldı. Bu atamada sanki değeri 3 olan gizli ve geçici birint
nesne yaratıldı ve bu nesnenin değerix
e atandı. Bu otomatik çevrim, dilin statik/dinamik türe sahip olması ile ilgili değildir. Otomatik çevrim konusu dilin weakly/strongly typed bir dil olması ile ilgilidir. x
e ne yaparsak yapalım türünü değiştiremedik.
Hadi bir örneğe daha bakalım:
// Tested with x86-64 gcc 12.2 with default flags on https://godbolt.org/
int main(void){
int *p1, *p2, *p3;
p3 = p1 + p2;
}
Derleyici çıktısı
<source>: In function 'main':
<source>:3:13: error: invalid operands to binary + (have 'int *' and 'int *')
3 | p3 = p1 + p2;
| ^
ASM generation compiler returned: 1
Peki buradaki sorun nedir? C kuralları gereği pointer türden iki değişken toplanamaz. Bu davranış konumuz ile ilgili değil. Burada vurgulamak istedğim, Python’dakinin aksine bir kural ihlalinin derleme sırasında yakalanması. Çünkü türler derleme sırasında belirlenir ve kurallar hemen kontrol edilebilir. Dikkat ederseniz derleyici hatasından dolayı daha çalıştırılabilir dosya bile oluşturamadık. Yani çalışma zamanına dahi gelemedik.
İlgili
- https://www.baeldung.com/cs/statically-vs-dynamically-typed-languages
- https://medium.com/android-news/magic-lies-here-statically-typed-vs-dynamically-typed-languages-d151c7f95e2b
- https://towardsdatascience.com/the-type-system-every-programmer-should-know-c3134a1b9bde
⚠️ Bu yazının konusu değil ama yukarıdaki kaynakların ikisinde, C++ dili C’den daha weakly typed gösterilmiş. Buna çok emin değilim.
Aşağıdaki video JavaScript ile ilgili ama konsepti güzel açıklıyor.
Kaynaklar
- Necati Ergin, C Kursu notlarım
- Kaan Aslan, C Kursu notlarım
-
🤓 Bir içerik daha?
Ubuntu 16.04.5 Üzerinde Petalinux 2018.3 Kurulumu
Ubuntu 16.04'e Petalinux 2018.3'ü kurarken çıkan sorunları çözüyoruz.