Типизация в языках программирования

Что это такое? Типизация в программирование – свод правил, по которым язык работает с кодом и переменными. Существуют различные типизированные виды: статический, динамический, сильный, слабый, явный и неявный.

На что обратить внимания? Все языки подчиняются той или иной типизации. Например, для Python характерна сильная, а для Forth – бестиповая. Каждый вид обладает своими плюсами и минусами, а также значительно влияет на разработку.

Суть типизации

Любые символы, которые разработчик задаёт переменным, должны относиться к определенному типу данных: числовому, строчному, логическому, идентификационному, абстрактному и т.д.

От типа данных зависит то, какие действия с ними можно производить и какие сведения записываются в этих переменных. Такое разделение необходимо, чтобы машина определяла обрабатываемый электронный материал. Например, встречая числовые данные, система настраивается на различные математические действия.

Типизация представляет собой то, как языки программирования распознают переменные в кодификации. Ее вид определяет работу с данными: требуется ли разработчику вручную писать тип или машина сделает это сама; есть ли свобода в использовании существующего объема информации и многое другое.

Многообразие и индивидуальные особенности языков программирования вызвали необходимость создания систем типизации. Это дает разработчикам возможность правильно применять те или иные технологии для решения конкретных задач.

Самые распространённые типы данных:

• Int — целочисленный;
• string — тип данных «строка»;
• float — дробные числа, имеющие десятичную часть;
• symbol — символ;
• bool — логический тип данных, имеющий значение «истина» или «ложь»;
• object — тип данных, хранящих свойства.

Это далеко не полный список существующих типов данных. Они по-разному используются в языках программирования.

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 31934

Ценность знания особенностей типизации понимает и признает не каждый программист. Однако эта тема является немаловажной, так как упрощает работу разработчикам и дает им возможность исключить неточности. В языках программирования используются разные сведения. Ориентируясь в них, разработчик может быстро разобраться в кодинге и предотвратить потенциальные ошибки, которые может выдавать компилятор.

Каждый язык программирования имеет свои тонкости работы с типизацией данных. Например, в Java можно не указывать тип данных, так как этот язык сам определяет его и в дальнейшем преобразует в нужные сигналы. Java является строго типизированным языком. Поэтому, если не указать информацию о типе данных, то код не будет выполнен.

Подчеркнем, что знание принципов типизации определяет способ взаимодействия разработчика с программным обеспечением.

Типизация языков программирования

Стандартно языки программирования классифицируют на типизированные и нетипизированные.

К нетипизированным языкам относится, например, Forth. В нем все данные записываются цепочками бит произвольной длины. Разработчикам сложнее работать в Forth, так как тип данных не всегда понятен при чтении кода. Поэтому рекомендуется писать комментарий к нему.

Нетипизированные языки программирования имеют много достоинств. Они позволяют совершать действия с любыми данными. Такой код считается эффективным.

Читайте также!

Инкремент и декремент: использование в программировании, возможные проблемы

Подробнее

Рассмотрим основные характеристики типизированных языков.

Статическая и динамическая типизация

Данные виды типизации различаются тем, на каком этапе компилятор вычисляет тип переменных для обработки и ищет ошибки. Это может быть один из следующих вариантов:

• этап компиляции — сначала код переводится на машинный язык, а затем программа готовится к запуску;
• этап исполнения — код выполняется с момента запуска программы.

Статический прием типизации данных устанавливает тип переменной в процессе компиляции, а динамический — во время работы программы.

Статически типизированный язык программирования проверяет переменную и присваивает ей тип, который в дальнейшем нельзя изменить. Все коды, в которых эта переменная будет присутствовать, должны содержать действия с ориентацией на присвоенный тип данных.

В случае если в коде тип переменной не соответствует выполняемой операции, программа не запустится. В этом существенный плюс статической типизации. Ошибки выявляются до момента исполнения программы.

Приведем пример типизации данных: разработчик добавил переменную сначала в числовом типе, а потом в строчном. Программа в таком случае не запустится:

age = 27 — разработчик присвоил переменной age значение 27. Это числовой тип.

age = “young” — ошибка, так как не допустимо менять тип данных в статической типизации.

Среди достоинств статически типизированного языка — нет необходимости проверять тип данных и их совместимость несколько раз. Соответственно, программы выполняются быстрее. Это существенно ускоряет процесс программирования.

Динамическая типизация, например, в Python проверяет типы данных на этапе исполнения. Одной и той же переменной в коде могут быть присвоены различные типы данных. Программа запустится, если разработчики сначала присвоили переменной числовой тип, а затем строчный. Например:

age = 27 — программист присваивает переменной age значение 27. Это числовой тип данных.

age = “young” — хорошо. Переменная воспринимается уже как строчный тип.

Динамическая типизация по сравнению со статической является гибкой, так как разработчик может составить алгоритм, умеющий подстраиваться под типы данных, которые он получает при исполнении программы. Поэтому среди ключевых достоинств языков программирования с динамической типизацией — то, что они позволяют писать многофункциональные программы.

Преимущества статической типизации:

• Тип переменной проверяется только при компиляции. Это дает разработчикам следующее преимущество: нет необходимости постоянно контролировать, не пытается ли программа, например, умножить число на строку и другие ошибочные действия.
• Скорость исполнения. Динамически типизированные языки программирования медленнее, чем статически типизированные.
• Зачастую ошибки удаётся обнаружить уже на стадии компиляции.
• При использовании IDE (интегрированная среда поддержки) программисты могут эффективно и быстро разрабатывать программы, отсеивая данные неподходящего типа.

Дарим скидку от 60%
на обучение «Инженер-программист» до 24 ноября

Уже через 9 месяцев сможете устроиться на работу с доходом от 150 000 рублей

Забронировать скидку

Основные плюсы динамической типизации:

• Легко создавать универсальные коллекции. Такая задача стоит нечасто, но именно динамическая типизация поможет ее решить наиболее эффективно.
• Удобно составлять алгоритмы обобщения. К примеру, сортировка массива. При этом он будет выполняться не только с численными переменными, но и со строками и вещественными данными.
• Просто освоить. Такие языки программирования считаются самыми подходящими для новичков.

Сильная и слабая типизация

Существуют слабо типизированные языки программирования. В них есть возможность смешивания разных типов переменных. Код получается короче, так как язык сам осуществляет преобразование данных. Однако не всегда понятно, как программа себя поведет. Допустим, в JavaScript вероятна такая запись кода:

5 + ‘6’; // ’56’

4 * ‘3’; // 12

2 + true;// 3

false — 4;// — 4

Строгая типизация не дает возможность смешивания разных типов переменных. Если разработчик присвоил ей числовой тип, то добавить, например, строчный 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

Только до 25.11

Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней

Список документов:

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей

Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Введите e-mail, чтобы получить доступ к документам

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Введите телефон, чтобы получить доступ к документам

Скачать подборку бесплатно pdf 2,5mb

Уже скачали 52300

Я подтверждаю согласие на обработку персональных данных.

Сильная типизация переменных надёжнее, так как программист прописывает все операции вручную, а значит, разбирается во всех деталях работы кода.

Плюсы сильной типизации:

• Основательность — машина выдаст ошибку в случае неправильных действий.
• Оперативность — при строгой типизации все преобразования прописываются максимально прозрачно. Именно поэтому программист знает все медленные и наиболее затратные участки кода.
• Знание всех тонкостей программы. Разработчик пишет ее вручную и понимает тонкости каждой операции.
• Конкретность — при такой форме типизации программист прекрасно ориентируется в том, какие данные он преобразует, а также насколько вероятны неточности.

Преимущества слабой типизации:

• Удобство работы со смешанными типами данных. Например, целочисленные и вещественные числа.
• Акцент на выполнении конкретной задачи.
• Краткость кода.

Явная и неявная типизация

Помимо разделения на статическую или динамическую, сильную или слабую, языки программирования классифицируют по признакам явной или неявной типизации. Это определяется тем, нужно ли объявлять типы данных в коде.

Так, в языке программирования С переменную пишут с указанием того, к какому типу она относится: int a = 7

Разработчик должен обладать глубокими знаниями архитектуры программы. Объявление типов переменных в коде занимает достаточно много времени. При этом нет необходимости запоминать значение той или иной переменной, так как она уже записана.

Разработчики не указывают тип данных в языках с неявной типизацией. Это делает компилятор при преобразовании кода.

Так, язык Python автоматически определит значение переменной как целочисленное: х = 7.

Кодинг на языке с неявной типизацией короче, чем с явной. Кроме того, для него характерна устойчивость к изменению входных данных.

В ряде языков есть возможность указать тип переменной, если разработчику это необходимо. При этом компилятор можно настроить на определение типа данных даже в языке с явной типизацией.

Читайте также!

Типы данных в Python – особенности разработки

Подробнее

Плюсы явной типизации:

• Каждая функция имеет сигнатуру (int add(int, int)), что даёт возможность быстро понять, что конкретно она делает.
• Разработчик изначально пишет, какие значения соответствуют переменной данного типа. Нет необходимости запоминать их.

Плюсы неявной типизации:

• Краткий код. Например, def add(x, y) вместо int add( int x, int y).
• Устойчивость к правкам. В случае если в функции временная переменная была того же типа, что и входной аргумент, то при правках последнего необходимо изменить и тип временной переменной.

Преимущества и недостатки языков программирования бестиповой типизации

Бестиповые языки программирования, в отличие от типизированных, осуществляют любую операцию над разными типами данных, представленных в виде цепочки бит произвольной длины. Она характерна для низкоуровневых (Forth, Pascal, Rust) и эзотерических (Brainfuck, HQ9, Piet) языков программирования. Бестиповые языки не разделяются на подтипы. Несмотря на ряд минусов, у данного направления типизации есть несомненные плюсы. Среди них:

• У разработчика есть возможность писать коды на предельно низком уровне. Компилятор не выдаст ошибку и не запустит проверку типов данных. Есть возможность осуществлять любые действия над переменными различного типа.
• Код показывает высокую практическую эффективность.
• Код прозрачен. Если язык программирования известен, то любой код понятен программисту.

Популярные статьи

Высокооплачиваемые профессии сегодня и в ближайшем будущем

Дополнительный заработок в Интернете: варианты для новичков и специалистов

Востребованные удаленные профессии: зарабатывайте, не выходя из дома

Разработчик игр: чем занимается, сколько зарабатывает и где учится

Как выбрать профессию по душе: детальное руководство + ценные советы

Минусы:

• Сложность. Зачастую необходимо представить комплексные значения, например, списки или структуры. Это достаточно трудоемкий процесс.
• Нет проверок. Даже самые нецелесообразные действия считаются нормальными. К примеру, вычитание указателя на массив из символа. Ошибки, которые порождает данное действие могут быть незаметными.
• Низкая абстрактность. Работа над типами данных разной сложности не будет отличаться, что чревато определенными сложностями для разработчика.

Влияние типизации на разработку

Процессы типизации оказывают непосредственное влияние на работу программистов:

• Строгая типизация накладывает ограничения на возможность творческого подхода к процессу программирования. Это понятный и предсказуемый кодинг.
• Нестрогая форма типизации подходит для разработчиков с креативными замыслами. При этом требуется быть предельно внимательным, так как высока вероятность ошибок.
• Статическая делает кодинг трудоемким процессом, так как он в основном пишется вручную.
• Динамическая гарантирует краткость и легкую читаемость кода.
• Утилиты, написанные на language, в статической типизации работают быстрее. В динамическом варианте проверка типов данных происходит во время запуска программы. Это замедляет процесс работы. Динамический вариант language в редких случаях может быть быстрее, чем статический.

На скорость работы программы влияют разные факторы. Среди них немаловажная роль принадлежит типизации и функциям, которые она выполняет в языках программирования.

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование