Обложка: Типизация языков программирования: разбираемся в основах

Типизация языков программирования: разбираемся в основах

4
8

Типизация языков программирования ‌—‌ ‌это‌ ‌то,‌ ‌как‌ ‌различные‌ ‌языки‌ ‌распознают‌ ‌типы‌ ‌переменных.‌ ‌Она‌ ‌определяет,‌ ‌как‌ ‌вы‌ ‌будете‌ ‌работать‌ ‌с‌ ‌типами‌ ‌переменных:‌ ‌нужно‌ ‌ли‌ ‌их‌ ‌задавать‌ ‌изначально,‌ ‌можно‌ ‌ли‌ ‌изменять‌ ‌и‌ ‌так‌ ‌далее.‌ ‌

Виды‌ ‌типизации‌

Языки‌ ‌программирования‌ ‌бывают‌ ‌типизированными‌ ‌и‌ ‌нетипизированными‌ ‌(бестиповыми).‌ ‌

Бестиповая‌ ‌типизация‌ ‌в‌ ‌основном‌ ‌присуща‌ ‌старым‌ ‌и‌ ‌низкоуровневым‌ ‌языкам‌ ‌программирования,‌ ‌например‌ ‌‌Forth.‌ ‌‌Все‌ ‌данные‌ ‌в‌ ‌таких‌ ‌языках‌ ‌считаются‌ ‌цепочками‌ ‌бит‌ ‌произвольной‌ ‌длины‌ ‌и,‌ ‌как‌ ‌следует‌ ‌из‌ ‌названия,‌ ‌не‌ ‌делятся‌ ‌на‌ ‌типы.‌ ‌Работа‌ ‌с‌ ‌ними‌ ‌труднее,‌ ‌и‌ ‌при‌ ‌чтении‌ ‌кода‌ ‌не‌ ‌всегда‌ ‌ясно,‌ ‌о‌ ‌каком‌ ‌типе‌ ‌переменной‌ ‌идет‌ ‌речь.‌ ‌Это‌ ‌можно‌ ‌исправить,‌ ‌написав‌ ‌комментарии‌ ‌к‌ ‌коду.‌

При‌ ‌этом‌ ‌у‌ ‌нетипизированных‌ ‌языков‌ ‌немало‌ ‌плюсов.‌ ‌В‌ ‌них‌ ‌можно‌ ‌совершать‌ ‌операции‌ ‌с‌ ‌любыми‌ ‌данными,‌ ‌и‌ ‌код‌ ‌получается‌ ‌более‌ ‌эффективным.‌ ‌

Перейдём‌ ‌к‌ ‌типизированным языкам.‌ ‌

Статическая‌ ‌и‌ ‌динамическая‌ ‌типизация‌ ‌

Особенность‌ ‌языков‌ ‌программирования‌ ‌со‌ ‌статической‌ ‌типизацией‌ ‌в‌ ‌том,‌ ‌что‌ ‌проверка‌ типов‌ ‌начинается‌ ‌на‌ ‌стадии‌ ‌компиляции.‌ ‌Компиляторы‌ ‌ищут‌ ‌ошибки‌ ‌ещё‌ ‌до‌ ‌запуска‌ программы,‌ ‌и‌ ‌вам‌ ‌не‌ ‌нужно‌ ‌раз‌ ‌за‌ ‌разом‌ ‌запускать‌ ‌её,‌ ‌чтобы‌ выяснить,‌ ‌что‌ ‌пошло‌ ‌не‌ ‌так.‌ ‌Благодаря‌ ‌этому‌ ‌статически‌ ‌типизированные языки программирования ‌зачастую‌ ‌быстрее.‌ ‌Кроме‌ ‌того,‌ ‌тип‌ ‌для‌ ‌переменной‌ ‌можно‌ ‌назначить‌ ‌только‌ ‌один‌ ‌раз.‌ ‌Например‌ ‌‌в‌ ‌Java‌ ‌такая‌ ‌запись‌ ‌вызовет‌ ‌ошибку‌ ‌на‌ ‌этапе‌ ‌компиляции:‌ ‌

int‌ ‌data;‌ ‌
data‌ ‌=‌ ‌20;‌ ‌
data‌ ‌=‌ ‌"Hello";‌

В‌ ‌свою‌ ‌очередь,‌ ‌языки‌ ‌с‌ ‌динамической‌ ‌типизацией‌ ‌ищут‌ ‌ошибки‌ ‌на‌ ‌стадии‌ ‌исполнения.‌ ‌В‌ ‌них‌ ‌можно‌ ‌задать‌ ‌разные‌ ‌типы‌ ‌для‌ ‌одной‌ ‌и‌ ‌той‌ ‌же‌ ‌переменной,‌ ‌и‌ ‌они‌ ‌более‌ ‌гибкие.‌ ‌Например, в‌ ‌Python‌ ‌возможна‌ ‌такая‌ ‌запись,‌ ‌и‌ ‌ошибки‌ ‌не‌ ‌будет:‌ ‌

data‌ ‌=‌ ‌8‌
data‌ ‌=‌ ‌"Hello"‌

К‌ ‌тому‌ ‌же‌ ‌их‌ ‌проще‌ ‌освоить.‌ ‌Почитайте‌ ‌больше‌ ‌о‌ ‌том,‌ ‌чем‌ ‌хороши‌ ‌‌динамически‌ ‌типизированные‌ ‌языки‌.‌ ‌

Сильная‌ ‌и‌ ‌слабая‌ ‌типизация‌ ‌

В‌ ‌слабо‌ ‌типизированных‌ ‌языках‌ ‌программирования‌ ‌можно‌ ‌смешивать‌ ‌разные‌ ‌типы‌ ‌данных. Так‌ ‌код‌ ‌получается‌ ‌короче‌ ‌—‌ ‌язык‌ ‌«старается‌»‌ ‌сам‌ ‌выполнять‌ ‌операции‌ ‌преобразования‌ ‌с‌ ‌разными‌ ‌типами.‌ ‌Впрочем,‌ ‌в‌ ‌таком‌ ‌случае‌ ‌не‌ ‌всегда‌ ‌ясно,‌ ‌как‌ ‌поведёт‌ ‌себя‌ ‌программа.‌ ‌Например,‌ ‌в‌ ‌JavaScript‌ ‌возможна‌ ‌такая‌ ‌запись:‌ ‌

5‌‌ ‌‌+‌‌ ‌‌'6'‌;‌ ‌‌//‌ ‌'56'‌ ‌
4‌‌ ‌‌*‌‌ ‌‌'3'‌;‌ ‌‌//‌ ‌12‌ ‌
2‌‌ ‌‌+‌‌ ‌‌true‌;‌‌//‌ ‌3‌ ‌
false‌‌ ‌-‌ ‌‌4‌;‌‌//‌ ‌-4‌ 

При‌ ‌сильной‌ ‌или‌ ‌строгой‌ ‌типизации,‌ ‌как‌ ‌в‌ ‌Python,‌ ‌язык‌ ‌не‌ ‌позволяет‌ ‌смешивать‌ ‌разные‌ ‌типы‌ ‌—‌ ‌то‌ ‌есть,‌ ‌если‌ ‌вы‌ ‌обозначили‌ ‌переменную‌ ‌как‌ ‌число,‌ ‌то‌ ‌добавить‌ ‌к‌ ‌ней‌ ‌строку‌ ‌уже‌ ‌не‌ ‌получится:‌ ‌ ‌

‌foo‌ ‌=‌ ‌"x"‌ ‌ ‌
foo‌ ‌=‌ ‌foo‌ ‌+‌ ‌5‌ ‌ ‌
Traceback‌ ‌(most‌ ‌recent‌ ‌call‌ ‌last):‌ ‌ ‌
‌File‌ ‌"<pyshell#3>",‌ ‌line‌ ‌1,‌ ‌in‌ ‌?‌ ‌ ‌
‌foo‌ ‌=‌ ‌foo‌ ‌+‌ ‌5‌ ‌
TypeError:‌ ‌cannot‌ ‌concatenate‌ ‌'str'‌ ‌and‌ ‌'int'‌ ‌objects‌ ‌ ‌

Языки‌ ‌с‌ ‌сильной‌ ‌типизацией‌ ‌надёжнее.‌ ‌Да и‌ ‌программист,‌ ‌прописывая‌ ‌все‌ ‌преобразования‌ ‌вручную,‌ ‌лучше‌ ‌понимает,‌ ‌как‌ ‌работает‌ ‌его‌ ‌код.‌ ‌

Явная‌ ‌и‌ ‌неявная‌ ‌типизация‌ ‌

В‌ ‌языках‌ ‌программирования‌ ‌с‌ ‌явной‌ ‌типизацией‌ ‌типы‌ ‌переменных‌ ‌и‌ ‌возвращаемых‌ ‌значений‌ ‌функций‌ ‌нужно‌ ‌задавать.‌ ‌Это‌ ‌дольше,‌ ‌но‌ ‌так‌ ‌проще‌ ‌определять,‌ ‌что‌ ‌значат‌ ‌все‌ ‌данные,‌ ‌а‌ ‌программисту‌ ‌не‌ ‌придётся‌ ‌запоминать‌ ‌или‌ ‌записывать‌ ‌отдельно‌ ‌каждое‌ ‌значение.‌ ‌В‌ ‌языке‌ ‌С‌ ‌переменную‌ ‌нужно‌ ‌записывать‌ ‌так:‌ ‌

int‌ ‌a‌ ‌=‌ ‌7

При‌ ‌неявной‌ ‌типизации‌ ‌тип‌ ‌переменной‌ ‌определяется‌ ‌интерпретатором‌ ‌или‌ ‌компилятором,‌ ‌поэтому‌ ‌записи‌ ‌в‌ ‌таких‌ ‌языках‌ ‌короче.‌ ‌Иногда‌ ‌они‌ ‌позволяют‌ ‌вручную‌ ‌указывать‌ ‌типы‌ ‌значений,‌ ‌как‌ ‌в‌ ‌Haskell‌ ‌или‌ ‌Python.‌ ‌В‌ ‌Python‌ ‌возможна‌ ‌такая‌ ‌запись,‌ ‌ведь‌ ‌язык‌ ‌сам‌ ‌определит,‌ ‌что‌ ‌это‌ ‌целое‌ ‌число:‌ ‌

a‌ ‌‌=‌‌ ‌7‌‌

Типизация‌ ‌в‌ ‌разных‌ ‌языках‌ ‌программирования‌ ‌

Типизация языков программирования

Разные‌ ‌категории ‌могут‌ ‌пересекаться.‌ ‌Обычно‌ ‌языку‌ ‌программирования‌ ‌присуще‌ ‌одно‌ ‌значение‌ ‌из‌ ‌каждой‌ ‌группы:‌ ‌он‌ ‌может‌ ‌быть‌ ‌сильным‌ ‌или‌ ‌слабым,‌ ‌явным‌ ‌или‌ ‌неявным.‌ ‌Но‌ ‌есть‌ ‌несколько‌ ‌исключений.‌ ‌Так,‌ ‌Python‌ ‌с‌ ‌аннотациями‌ ‌может‌ ‌поддерживать‌ ‌явную‌ ‌типизацию‌,‌ ‌а‌ ‌язык‌ ‌D,‌ ‌наоборот,‌ ‌‌—‌ ‌неявную.‌ ‌С#‌ ‌поддерживает‌ ‌динамическую‌ ‌типизацию‌ ‌благодаря‌ ‌ключевым‌ ‌словам‌ ‌‌dynamic‌ ‌и‌ ‌var,‌ ‌Delphi‌ ‌—‌ ‌благодаря‌ ‌типу‌ ‌Variant,‌ ‌а‌ ‌С++‌ ‌—‌ ‌‌с‌ ‌помощью‌ ‌библиотеки‌ ‌Boost‌ ‌и‌ ‌имеет‌ ‌одновременно‌ ‌черты‌ ‌языка‌ ‌с‌ ‌сильной‌ ‌и‌ ‌
слабой‌ ‌типизацией.‌

Хинт для программистов: если зарегистрируетесь на соревнования Huawei Cup, то бесплатно получите доступ к онлайн-школе для участников. Можно прокачаться по разным навыкам и выиграть призы в самом соревновании.

Перейти к регистрации

Что думаете?