Interested Article - Сильная и слабая типизация

Типизация данных

Сильная и слабая типизация или строгая и нестрогая типизация — характеристика системы типов языка программирования, отражающая существенные ограничения на приведение типов при присваиваниях и операциях. Языки, в которых такие ограничения менее строгие, называют — слабо типизированными .

Впервые понятие введено в 1974 году Лисков и Зиллесом в работе по Клу , назвавшими сильно типизированными языки, в которых « при передаче объекта из вызывающей функции в вызываемую тип этого объекта должен быть совместим с типом, определённым в вызываемой функции » . В контексте такого определения «в сильно типизированном языке всякая ячейка данных будет иметь уникальный тип и всякий процесс будет провозглашать свои требования по взаимосвязи в терминах этих типов» . Другое определение дал , связавший сильную типизацию со своей концепцией полнотипового программирования : система типов называется «сильной», если она исключает возможность возникновения ошибки согласования типов времени выполнения, иными словами, обеспечивающей типобезопасность (отсутствие неконтролируемых ошибок приведения типов времени выполнения) на уровне языка .

Выбор подхода к ограничениям при преобразованиях типов при разработке языка программирования — продукт множества решений и компромиссов, и о сильной или слабой типизации обычно говорят лишь в сравнении между разными системами типов и не всегда в формальном смысле. Более точно языки характеризуются наличием или отсутствием безопасности согласования типов и безопасности доступа к памяти , а также характерным временем осуществления такого контроля ( в статике или в динамике ).

Примеры

Яркими примерами языков со слабой типизацией являются языки семейства Си и C++ . Их характерными чертами являются понятия приведения типов и каламбуров типизации . Эти операции поддерживаются на уровне компилятора и часто вызываются неявно. Операция reinterpret_cast в C++ позволяет представить элемент данных любого типа как принадлежащий любому другому типу при условии равенства длины их низкоуровневой реализации (битового представления) [ источник не указан 1327 дней ] и изменить его состояние образом, недопустимым для исходного типа. Неосторожное использование таких операций нередко является источником крахов программ. Несмотря на это, в учебной литературе по C++ его система типов описывается как «сильная», что, с учётом определения Карделли можно интерпретировать как « более сильную, чем в Си ».

В противоположность этому, в языках, типизированных по Хиндли — Милнеру , понятие о приведении типов отсутствует в принципе. Единственным способом «преобразовать» тип является написание функции, которая алгоритмически строит значение требуемого типа на основе значения исходного типа. Для тривиальных случаев, таких как «преобразование» целого без знака в целое со знаком и наоборот, такие функции обычно входят в состав стандартных библиотек. Наиболее часто используемым случаем такого рода функций являются специальные определяемые функции с пустым телом, называемые конструирующими функциями или просто конструкторами .

При этом система типов Хиндли — Милнера обеспечивает чрезвычайно высокий показатель повторного использования кода за счёт параметрического полиморфизма . Сильная, но неполиморфная система типов может затруднить решение многих алгоритмических задач, как это было отмечено в отношении Паскаля .

Есть мнение [ чьё? ] , что сильная типизация является непременным элементом обеспечения надёжности разрабатываемых программных средств. При правильном применении (подразумевающем, что в программе объявляются и используются отдельные типы данных для логически несовместимых значений) она защищает программиста от простых, но труднообнаруживаемых ошибок, связанных с совместным использованием логически несовместимых значений, возникающих иногда просто из-за элементарной опечатки.

Подобные ошибки выявляются ещё на этапе компиляции программы, тогда как при возможности неявного приведения практически любых типов друг к другу (как, например, в классическом Си) эти ошибки выявляются только при тестировании, причём не все и не сразу, что порой очень дорого обходится на этапе промышленной эксплуатации.

Слабая типизация является типичным решением для языков с динамической типизацией, но в некоторых случаях для динамических языков используется сильная система типов (например, в Python ) .

Примером языка с крайне строгой типизацией является Ада — в нём приведение типов в принципе невозможно, разные типы изначально считаются несовместимыми ( уникальная типизация ) . Бестиповые языки (различные ассемблеры , Форт , Рефал ) можно отнести к другой крайности — в них какой-либо контроль типов отсутствует полностью, вплоть до отсутствия самого понятия типа.

Примечания

  1. Грэхем И. Словарь терминов // = Object-Oriented Methods: Principles & Practice Third Edition / пер. с англ. С. Беликова , О. Ядренко , Р. Имамутдинова , Наталья Куссуль . — 3-е изд. — , 2004. — С. 791. — 880 с. — (Объектные технологии). — 2500 экз. ISBN 5-8459-0438-2 . — ISBN 0-201-61913-X . 1 ноября 2017 года.
  2. Кауфман В. Ш. 4.2.3. Строгая типизация и уникальность типа // . — , 2011. — С. 93. — 464 с. — (Классика программирования). — 1000 экз. ISBN 978-5-94074-622-5 .
  3. С термином « строгий » от англ. strong в отношении системы типов может возникать путаница со строгой семантикой вычислений языка ( англ. strict evaluation )
  4. Liskov, Zilles. . — ACM Sigplan Notices, 1974. 28 марта 2014 года.
  5. K. Jackson. . — Lecture Notes in Computer Science, 1977. — С. 436–443 . — ISBN 3-540-08360-X . (недоступная ссылка)
  6. . Дата обращения: 26 мая 2013. 23 октября 2011 года. page 3
  7. В ранних работах Хоара подобное свойство называлось «безопасностью» ( англ. security )
  8. Brian Kernighan . . Дата обращения: 13 марта 2014. Архивировано из 6 апреля 2012 года.
  9. . Дата обращения: 28 июня 2010. 29 марта 2010 года.

Литература

  • . ( (англ.) ) // IFIP State-of-the-Art Reports. — Springer-Verlag, 1991. — Вып. Formal Description of Programming Concepts . — С. 431–507 .
  • Pierce, Benjamin C. . — MIT Press , 2002. — ISBN 0-262-16209-1 .
    • Перевод на русский язык: Пирс Б. Типы в языках программирования. — , 2012. — 680 с. — ISBN 978-5-7913-0082-9 .
Источник —

Same as Сильная и слабая типизация