\documentclass[a4paper,11pt]{article} \usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage[T1]{fontenc} \usepackage[turkish]{babel} \usepackage{listings} \usepackage{multicol} \usepackage{geometry} \usepackage{titlesec} \usepackage{fancyhdr} \usepackage{graphicx} \usepackage{url} \usepackage{calc} %\usepackage{eso-pic} %\usepackage{color} \title{Common Lisp ile Yazılım Geliştirme} \author{Aycan iRiCAN, Evrim ULU} \date{11 Mayıs 2006} % geometry \geometry{includeall,left=2.5cm,right=0.5cm,top=3cm,bottom=2.5cm} % daha küçük başlıklar \titleformat*{\section}{\large\bfseries} % üst ve altyazılar \pagestyle{fancy} \addtolength{\voffset}{-0.3in} % header'dan önce 0.5in boşluk (default 1in) \addtolength{\headheight}{1in} % 1in header boyu \addtolength{\textheight}{-0.6in} \addtolength{\textwidth}{1cm} \fancyhf{} %başlıkları sil \fancyhfoffset{1pt} \fancyhead[L]{\includegraphics[keepaspectratio,height=1in]{core-header.eps}} % başlığa resim ekle \newcommand{\footerfont}{\footnotesize\fontseries{l}\selectfont} \fancyfoot[C]{\footerfont Tuna Caddesi Halk Sokak 13/1 Yenişehir, ANKARA | Tel: (312) 433 2529 | Faks: (312) 435 8324\\ bilgi@core.gen.tr | irc.core.gen.tr:7000\\ \thepage} \renewcommand{\headrulewidth}{0.2pt} \renewcommand{\footrulewidth}{0.2pt} \hyphenation{ör-nek he-ce-le-me} \begin{document} % lisp code listing \lstset{language=Lisp,basicstyle=\small\tt,identifierstyle=,keywordstyle=,showstringspaces=false} \maketitle\thispagestyle{fancy} \begin{abstract} Bu seminerde, Common Lisp (CL) programlama dilinin üstün özellikleri ve bu dilin programlama sorunlarına sunduğu çözümler anlatılacaktır. Seminerde, CL dili ile programlama yapabilmek için gerekli olan "Açık Kaynak Kodlu" araçların (EMACS, SLIME, SBCL, Darcs vb.) örneklenmesinin ardından, tarafımızdan geliştirilen projelerden (Portal-Base, Ajax-Lisp, Core-DB, GPRS-Server, Core-IRCBot, Hedee.com vb.) örnekler verilecektir. Seminer sonunda, dinleyiciler CL dili ile yazılım geliştirmek için gerekli olan ön-bilgiye sahip olacaklardır. \end{abstract} \begin{multicols}{2} \section{Giriş} Lisp, 1950'lerde yaratılan ve o tarihlerden bu güne yazılım araştırmalarında ve ileri düzey ar-ge çalışmalarında uzun zamandır kullanılan köklü bir dildir. Lisp'in geliştirilmesi ile 1970'lerde ortaya abartılı sayıda lisp gerçekleştirimi çıktı. Bu çok seçenekliliğin dez avantajlarının ayıklanması ve olumlu yanların birleştirilmesi ile Common Lisp standardı başlatıldı. 1994'de ise bu yeni standart, ANSI standardı (X3.226:1994) olarak kabul edildi. Bu gün bir çok alanda kullanılan Common Lisp programlama dili, ülkemizdeki yazılımcılar için henüz keşfedilmemiş bir hazine gibidir. \section{Common Lisp'in Özellikleri} Common Lisp ya da kısaca CL, bir gerçekleştirim (implementation) olarak algılanmamalıdır. CL bir belirtimdir (specification). Açık kaynak kodlu ve ticari bir çok gerçekleştirimi olan bir programlama dili belirtimidir. CL birden fazla programlama modelini kullanabileceğiniz bir dildir. CL ile yordamsal, işlevsel ve nesnel programlama yapabilirsiniz. Ayrıca kendi programlama modelinizi de kurabileceğiniz kadar esnektir. Örneğin eşzamanlı ve paralel programlama gerçekleştirimleri son zamanlarda geliştirilmiş modellerdir. Bu özellikleriyle piyasada bulunan popüler dillere popüler olmayan bir alternatiftir. CL dinamik bir dildir ve döngülü bir tasarım süreci sağlar. Bu nedenle CL programcısı araştırmacı bir şekilde programlayabilir. Bir CL programı çalışırken değiştirilebilir ve geliştirilebilir. CL programcısı çoğu zaman yazdığı programın çalışan halini programlamaktadır. Bu yönüyle servisin kesilmeksizin yamalanabilmesi ve geliştirilebilmesine olanak sağlar, yaşamsal uygulamalar için çok iyi bir yazılım tabanı oluşturur. Tüm hata ayıklama işlemleri dilin kendi modeli içinde yapılır. CL'de dilin modeli dışında bir hata üretilmez. Hatalar önceden programlanabilir önlemlerle giderilebilir. CL'nin nesne sistemi olan CLOS, gelişmiş bir nesnel programlama modeli sunar. Bu sayede çoklu kalıtım, çoklu yöntemler, çalışma anında sınıfların tekrar tanımlanması ve dinamik veri türü yaratma gibi özellikleri kullanabilirsiniz. Başka hiçbir dil bu zengin özellikleri sunmaz. CL'de herşey nesnedir. Birinci sınıf veri türleri sayesinde nesne modeliniz üzerinde çalışma anında değişiklik yapabilir, uygulamanız üzerinde tam bir kontrol sağlayabilirsiniz. Nesneler, veri yapıları, listeler, vektörler, ayarlanabilir diziler, anahtarlı tablolar ve semboller CL'nin sayısız veri türlerinden sadece bir kısmıdır. CL'nin aritmetik kütüphanesi sınırsız boyutta tamsayılar, fraksiyonlar, karmaşık sayılar ve tam bir kayan-nokta kütüphanesi içerir. Nümerik türler arasında çevirim otomatik gerçekleştirilir. CL'de aynı zamanda tamamen nesnel bir durum sistemi mevcuttur. Düzeltme ve hatalardan kaçma gibi bir çok yönteme izin verir. Bu sayede programınızın çalışması esnasında oluşacak durumları değerlendirecek kodlar yazabilirsiniz ve bu sayede hatalara karşı önlem alırsınız. Common Lisp'in ilk günden öğrenilebilecek, basit ve kararlı bir sözdizimi vardır. EMACS gibi gelişmiş metin düzenleyiciler ile CL programı yazmak gerçekten çok zevkli ve kolaydır. CL'nin kullanışlı makro sistemi CL programcısının gömülü diller yaratmasına izin verir. Bu sayede Lisp alana özel bir problem çözme aracı haline gelir. CL tamamen yansımalı bir dildir. Genetik algoritmaları, evrimsel programlamayı ve diğer yeni nesil programlama tekniklerini destekler. CL programları kendilerini tarif edebilir ve değiştirebilirler. CL'de değişkenlerin değil değerlerin türü vardır. Yani değişkenler gerçekten değişkendir. Bu nedenle ilgilendiğiniz veri türlerini önceden tanımlamak zorunda kalmazsınız. Yukarıda bahsi geçen konular CL'nin ilk akla gelen özelliklerinden sadece bir bölümüdür. Ayrıntılı bilgilere internet üzerinden erişebilirsiniz. \section{Geliştirme Araçları} Yazılım geliştirme sektörü oldukça çabuk yenilenen, ihtiyaçları da bir o kadar hızlı değişen bir sektördür. CL ile yazılım geliştirmek için tercih ettiğimiz araçlar aşağıda listelenmiştir. \begin{itemize} \item SBCL - Common-Lisp Sanal Makinası \item Emacs - Metin Editörü \item Darcs - Sürüm Kontrol Sistemi \item Slime - Lisp-Emacs Etkileşim Eklentisi \end{itemize} \subsection{SBCL - Steel Bank Common Lisp, Common-Lisp Sanal Makinası} SBCL, ANSI Common-Lisp yazılımları geliştirebileceğiniz açık-kaynak kodlu bir derleyici ve işleticidir. Birçok diğer dilin aksine, derleyici, lisp kodlarını makina diline çevirerek işletir, bu sebeple oldukça hızlıdır. 1999 yılında CMUCL(Carnegie Mellon University CL)'nin farklı platformlarda çalıştırılabilmesi ve yaygınlaştırılabilmesi için ayrı bir proje haline getirilmiş ve camianın geniş desteğini almıştır. Aşağıda SBCL'nin eklentilerinin bazıları kısaca açıklanmıştır. \footnote{http://www.sbcl.org/manual/Extensions.html\#Extensions}: \begin{itemize} \item Sistem Tanımlama Aracı (ASDF) - Üçüncül paketlerin sisteme yüklenmesini sağlar. \item Yabancı Fonksiyon Arayüzü - C kütüphanelerini lisp makinası içersinden kullanmayı sağlar. \item Özyineli (Recursive) Olay Döngüsü - Ayrı iş parçacıkları (Thread) kullanmadan ağ akımları üzerinde girdi/çıktı işlemlerinin yapılabilmesini sağlar. \item Meta-Nesne Protokolü - SBCL içinde bulunan CLOS Meta-Nesne Protokolünün uygulamasıdır. \item Yerel İş Parçacıkları (Native Threads) - İşletim sisteminin iş parçaçıkları desteğinin kullanılmasını sağlar, bu sayede, SBCL, mümkün olan en kısa sürede işlemleri tamamlamaya çalışır. \item Ağ Arayüzü - BSD Soket arayüzü sayesinde alt-seviye ağ yazılımları yazılabilir. \item Yansıma Olanakları - Yansıma arayüzü sayesinde, çalışan kod parçacıkları incelenebilir ve gerektiğinde müdahale edilebilir. \item İşletim Sistemi Arayüzü - POSIX işletim sistemi standardlarının sağladığı işletim sistemi olanaklarının, lisp makinası içersinden çağırabilmesini sağlar. \item İşletme Analizi (Profiling) - İşletme analiz araçları sayesinde çalışan sistemin işletme zamanları hesaplanabilir, bu sayede kod parçacıkları üzerinde iyileştirme çalışmaları yapılabilir. \end{itemize} SBCL, Linux, *BSD, Solaris, Mac OS X işletim sistemleri üzerinde çalışabilmektedir. WIN32 sürümü ise tamamlanma aşamasındadır. SBCL, x86, 64-bit x86, PowerPC, Sparcs, Alpha, MIPS mimarilerini desteklemektedir. \subsection{Emacs - Metin Düzenleyicisi} Emacs el kitabı, Emacs'ı şöyle tanımlamaktadır: \textit{``Emacs, geliştirilebilir, özelleştirilebilir, kendini belgeleyen gerçek zamanlı bir metin düzenleyicisidir.''} Özgür yazılım felsefesinin lideri Richard Stallman (RMS) tarafından 1981 yılında ACM konferansında duyurulan Emacs projesi, bu felsefenin en başarılı ürünlerinden biridir. Lisp dili ile oldukça haşır neşir olan RMS, metin düzenlemeyi kolaylaştırmak üzere Emacs için özel bir lisp lehçesi olan Elisp'i geliştirmiştir. Bu sayede, birçok eklentiler yazılmış, yeni tuşlar tanımlanmış, özel metin düzenleme sistemleri yaratılmıştır. Kararlı Emacs 21 sürümü, AIX, FreeBSD, GNU/Linux, Mac-OS X, MS DOS, MS Windows, NetBSD, OpenBSD, Solaris, SunOS, Ultrix işletim sistemlerini desteklemektedir. Biz, geliştirme sürümü olan Emacs 22 sürümünü tercih etmekteyiz. \subsection{Darcs - Sürüm Kontrol Sistemi} David Roundy tarafından geliştirilen ve \textit{Yamaların Teorisi}'ne dayanan bir sürüm kontrol sistemidir. CVS, Subversion gibi popüler araçların yapabildiği işlemler, darcs ile gerçekleştirilebilir. En belirgin fark ise, darcs kod havuzlarının merkezi bir sisteme ihtiyaç duymamasıdır. Bu sayede, uzak havuzlara yazma hakkınız olmasa bile, herhangi bir açık kaynak kodlu projeyi yerel sisteminize çekerek geliştirmeye devam edebilir ve sürüm kontrol sisteminden faydalanmaya devam edebilirsiniz. Ayrıca, yama teorisi sayesinde, yamalarınızı metin dosyaları halinde, eposta aracılığı ile gönderebilir, açık kaynak kodlu projelere katkı sağlayabilirsiniz. DarcsCGI eklentisi, kod havuzlarını web'den gezilebilir, yamaları takip edebilir hale getirmektedir. \subsection{Slime - Lisp-Emacs Etkilişim Eklentisi} SLIME, CL dili ile yazılım geliştirmeyi kolaylaştıran Emacs eklentisidir. Bu eklenti sayesinde: \begin{itemize} \item Düzenlediğiniz herhangi bir kod bloğunun derlenmesini, işletilmesini sağlayabilir, macro açılımlarını anında görebilirsiniz. \item Internet üzerindeki belgeleri, örneğin CL HyperSpec, Emacs içinden w3m metin bazlı web tarayıcısı ile görüntüleyebilir, geliştirme hızınızı arttırabilirsiniz. \item M-. M-, tuş kombinasyonları sayesinde kod tanımları içinde gezebilirsiniz. (Cross-Reference) \item ESC-TAB tuş kombinasyonu sayesinde sembol ve paket isimlerini BASH'teki gibi tamamlayabilirsiniz. \item SLDB debugger sayesinde kodları istediğiniz gibi inceleyebilirsiniz. \item REPL (read-eval-print-loop) sayesinde, verimli programlama yapabilir, büyük kod bloklarını küçük parçalar halinde deneyerek tasarlayabilir, sonuçları görebilirsiniz. \end{itemize} Ayrıca SLIME, Lisp makinasında çalıştırılan ve SLIME ile birlikte gelen \textit{swank} sunucuna bağlanır. Bu sayede, birden fazla Lisp makinasını tek Emacs ile yönetebilirsiniz. SLIME, Emacs 21 metin editörünü ve CMUCL, SBCL, OpenMCL, LispWorks, Allegro CL, CLisp sanal makinalarını desteklemektedir. \section{Geliştirme Döngüsü} Günümüzde popüler programlama dillerinin en büyük dezavantajı geliştirme döngüsünün programcıya aşırı zaman kaybettirmesidir. Bir Java\footnote{Java, Sun Microsystems'in tescilli markasıdır.} programcısı uygulamasına her ekleme yaptığında değişiklikleri görmek için uygulamayı baştan derler ve yeniden başlatır. Eğer web programlama yapıyorsa bu zaman kaybı yerleştirme nedeniyle (deployment) daha da artabilmektedir. Bu aşırı zaman kaybı bir çok programlama dilini kullanan geliştirici için üretkenliği azaltan bir unsurdur. Oysa CL tamamen dinamik bir dildir ve tüm kodlama çalışan uygulama üzerinde yapılabilir. Örneğin tek bir ifadeyi yorumlatarak web sayfanızın akış mantığını değiştirebilirsiniz. Ya da çalışan uygulamanızdaki değişkenlere çalışma anında ulaşabilir, onları değiştirebilir, nesnelerinize yeni ya da güncel yöntemler yazabilir ve böylece tüm uygulamanız üzerinde tam bir hakimiyet kurabilirsiniz. Geliştirme döngüsünü hayal edebilmeniz için bir projenin nasıl geliştirildiğine örnek verebiliriz. Öncelikle projenin tüm aşamalarında üretilecek bilgiyi sürümlü olarak saklayacak bir depo açılır. Bu depo çoğunlukla tüm geliştiricilerin ulaşabileceği bir sunucuda barındırılır. Depo açıldıktan sonra temel olarak yazılım bileşenlerine uygun olarak geleneksel dizinler açılır (src, test, doc v.b.). Geliştiriciler ister kendi bilgisayarlarında ister uzak sunucuda EMACS oturumlarını açarlar. Kendi uğraşları için bir SBCL çalıştırır ve SLIME ile bu sanal makinaya bağlanırlar. Ortak depo üzerindeki dosyaları kendi çalışacakları dizine çekerler. Ve daha sonra yazılımı geliştirmeye başlarlar. Çalışacağınız dosyaları kişisel bilgisayarınızda da barındırmak zorunda değilsiniz, EMACS uzak dosyaları da düzenleyebilir, bu kodları istediğiniz sanal makina içerisinde işletebilir. Geliştirme boyunca, başka yazılıma ihtiyaç duymadan EMACS içerisinden, IRC ya da diğer anında mesajlaşma protokolleri ile haberleşmeye devam ederler. Yazılımda kararlı değişiklikler oluştuğunda, yazılımcı bu değişiklikleri içeren yama dosyasını açıklama yazısı ile birlikte ortak depoya gönderir. Bu işlem diğer yazılımcılara e-posta ile bildirilir. Yazılımda acil uygulanması gereken yamalar sunucu bilgisayarda çalışan sanal makinaya bağlanarak yapılabilir. Örneğin bir sınıf tanımı değişikliği gerekiyorsa, yazılımcı kendi bilgisayarındaki sanal makina yerine uzak sunucudaki sanal makinaya bağlanır, bilgisayarındaki güncel kodları uzak sunucuda işletir ve sanal makina güncellenmiş olur. DARCS sürüm kontrol sistemi ile dağınık depolarla çalışmak mümkündür. Size uygun olmayan bir yama yayımlandığında bu yamayı kendi deponuza uygulamak istemezsiniz. Ayrıca sizin deponuzda ortak depodaki yamalardan farklı değişiklikler olabilir. Programcı oluşturduğu dosya ve/veya dosyaların içerisindeki ifadeleri tek tek ya da tümden yorumlatabilir. Bu sayede önceden yorumlanmış bir fonksiyon, değişiklik yapıldıktan sonra tekrar yorumlatılır ve sistem güncel kodla çalışmaya devam eder. Sistemin durdurulması ve yeni kodlarla açılması gibi bir şey söz konusu değildir. Meta-Nesne protokolü, geliştirme döngüsünün devamlılığının en önemli yongasıdır. Bu protokol sayesinde, önceden tanımlanmış sınıflar değiştirilebilir ve mevcut yaratılmış sınıf örnekleri otomatik olarak yeni sınıf tanımına göre güncellenir. Bu işlem, kullanıcılar sınıfları yeniden tanımladıkça kendiliğinden yapılır. \section{Sonuç} Yazılım geliştirme, dünyadaki en hızlı gelişen ve değişen sektörlerden biridir. CL dili, bu değişime 50 yıl boyunca adapte olabilmiş ve köklülüğünü ispat etmiştir. Eskiden yanlızca akedemik araştırmalar için kullanılan CL dili, bugün kısıtlı sayıda insan tarafından da olsa birçok farklı sorunu çözmek için kullanılmakta ve oldukça verimli sonuçlar alınmaktadır. Yazılım konusunda dünyanın ileri gelen ülkelerine göre kısır kalan ülkemizin, ileride gelebilecek olan iç ve dış, maddi ve manevi baskıları bertaraf edebilmesi açısından, CL dilinin önemli bir araç olduğunu düşünüyoruz. Verimliliği arttırmanın ve teknoloji ihraç etmenin oldukça önemli olduğu bu çağda, kısıtlı imkanlarla dahi olsa CL dilini ve araçlarını kullanarak sonuç almanın mümkün olduğunu bu belge ortaya koymaktadır. Düşüncemiz o'dur ki, yakın zamanda ülkemizde CL dili yaygınlaşır, verimliliğimiz artar ve kendi teknolojimizi üretip, dünyaya ihraç etmeye başlarız. \end{multicols} \section{Yazılım Geliştirme Araçları} \begin{itemize} \item EMACS - \url{http://www.gnu.org/software/emacs/} \item SLIME - \url{http://common-lisp.net/project/slime/} \item DARCS - \url{http://www.darcs.net/} \end{itemize} \section{Bazı Lisp Gerçekleştirimleri} \label{sec:implementations} \begin{itemize} \item SBCL (Steel Bank Common Lisp) - \url{http://www.sbcl.org} \item CMUCL - \url{http://www.cons.org/cmucl} \item CLISP - \url{http://clisp.cons.org} \item Allegro Common Lisp - \url{http://www.franz.com} \item LispWorks - \url{http://www.lispworks.com} \end{itemize} \section{Belgeler} \begin{itemize} \item Practical Common Lisp (PCL): \\ \url{http://www.gigamonkeys.com/book/} \item Successful Lisp: \\ \url{http://psg.com/~dlamkins/sl/cover.html} \item An Introduction and Tutorial for Common Lisp: \\ \url{http://www.apl.jhu.edu/~hall/lisp.html} \item On Lisp: \\ \url{http://www.paulgraham.com/onlisp.html} \item The Common Lisp Cookbook: \\ \url{http://cl-cookbook.sourceforge.net/} \item UncommonWeb: \\ \url{http://common-lisp.net/project/ucw/} \item Ajax-Lisp: \\ \url{http://common-lisp.net/project/ucw/repos/ucw_ajax} \end{itemize} \end{document}