Что значит тип данных
Тип данных
Тип данных
Тип данных (встречается также термин вид данных) — фундаментальное понятие теории программирования. Тип данных определяет множество значений, набор операций, которые можно применять к таким значениям и, возможно, способ реализации хранения значений и выполнения операций. Любые данные, которыми оперируют программы, относятся к определённым типам.
Содержание
История
Ещё в 1960-х г.г. Р. Хиндли (Roger Hindley) исследовал типизацию в комбинаторной логике. Его проблемной областью была типизация в языках, основаных на теории лямбда-исчисления. Позднее, в конце 1960-х годов, тот же учёный исследовал полиморфные системы типов. Позже, в 1970-х годах, Робин Милнер предложил практическую реализацию расширенной системы полиморфной типизации для языка функционального программирования ML.
Определение
Тип (сорт) — относительно устойчивая и независимая совокупность элементов, которую можно выделить во всём рассматриваемом множестве (предметной области). [1]
Полиморфный тип — представление набора типов как единственного типа.
Математически тип может быть определён двумя способами:
Необходимость использования типов данных
Типы данных различаются начиная с нижних уровней системы. Так, например, даже в Ассемблере х86 различаются типы «целое число» и «вещественное число». Это объясняется тем, что для чисел рассматриваемых типов отводятся различные объёмы памяти, используются различные регистры микропроцессора, а для операций с ними применяются различные команды Ассемблера и различные ядра микропроцессора.
Концепция типа данных появилась в языках программирования высокого уровня как естественное отражение того факта, что обрабатываемые программой данные могут иметь различные множества допустимых значений, храниться в памяти компьютера различным образом, занимать различные объёмы памяти и обрабатываться с помощью различных команд процессора.
Практическое применение
Как правило, типы языков программирования не всегда строго соответствуют подобным математическим типам. Например, тип «целое число» большинства языков программирования не соответствует принятому в математике типу «целое число», так как в математике указанный тип не имеет ограничений ни сверху, ни снизу, а в языках программирования эти ограничения есть. Как правило, в языках и системах имеется множество целых типов, отличающихся допустимым диапазоном значений (определяемым объёмом занимаемой памяти). Стоит отметить, что в большинстве реализаций языков и систем выход за границу целого типа (переполнение) не приводит к исключительной ситуации.
Современные языки программирования (включая Ассемблер) поддерживают оба способа задания типа (см. Определение). Так, в С++ тип enum является примером задания типа через набор значений. Определение класса (если рассматривать класс как тип данных) фактически является определением предиката типа, причём возможна проверка предиката как на этапе компиляции (проверка соответствия типов), так и на этапе выполнения (полиморфизм очень тесно связано с полиморфными типами). Для базовых типов подобные предикаты заданы создателями языка изначально.
Языки без типов
Теоретически не может существовать языков, в которых отсутствуют типы (включая полиморфные). Это следует из того, что все языки основаны на машине Тьюринга или на лямбда-исчислении. И в том, и в другом случае необходимо оперировать как минимум одним типом данных — хранящимся на ленте (машина Тьюринга) или передаваемым и возвращаемым из функции (лямбда-исчисление). Ниже перечислены языки программирования по способу определения типов данных:
3) Языки с типом, определяемым пользователем. Также хорошо известны языки, в которых типы данных определяются автоматически, а не задаются пользователем. Каждой переменной, параметру, функции приписывается определённый тип данных. В этом случае для любого выражения возможность его выполнения и тип полученного значения могут быть определены без исполнения программы. Такой подход называют «статической типизацией». При этом правила обращения с переменными, выражениями и параметрами разных типов могут быть как очень строгими (С++), так и весьма либеральными (Си). Например, в классическом языке Си практически все типы данных совместимы — их можно применять совместно в любых выражениях, присваивать значение переменной одного типа переменной другого почти без ограничений. При таких операциях компилятор генерирует код, обеспечивающий преобразование типов, а логическая корректность такого преобразования остаётся на совести программиста. Подобные языки называют «языками со слабой типизацией». Противоположнось им — «языки с сильной типизацией», такие как Ада. В них каждая операция требует операндов строго заданных типов. Никакие автоматические преобразования типов не поддерживаются — их можно выполнить только явно, с помощью соответствующих функций и операций. Сильная типизация делает процесс программирования более сложным, но даёт в результате программы, содержащие заметно меньше труднообнаруживаемых ошибок.
На практике языки программирования поддерживают несколько моделей определения типов одновременно.
Базовые типы
Каждый язык программирования поддерживает один или несколько встроенных типов данных (базовых типов) (см. классификацию типов данных), кроме того, развитые языки программирования предоставляют программисту возможность описывать собственные типы данных, комбинируя или расширяя существующие.
Преимущества от использования типов данных
Классификация типов данных [2] [3]
Типы данных бывают следующие:
Процесс проверки и накладывания ограничений типов — контроля типов, может выполняться во время компилирования (статическая проверка) или во время выполнения (динамическая проверка).
Контроль типов также может быть строгим и слабым.
Структура языка программирования
Содержание
Дополнительно
Классификация типов данных
Для простых типов данных определяются границы диапазона и количество байт, занимаемых ими в памяти компьютера.
В большинстве языков программирования, простые типы жестко связаны с их представлением в памяти компьютера. Компьютер хранит данные в виде последовательности битов, каждый из которых может иметь значение 0 и 1. Фрагмент данных в памяти может выглядеть следующим образом
Данные на битовом уровне (в памяти) не имеют ни структуры, ни смысла. Как интерпретировать данные, как целочисленное число, или вещественное, или символ, зависит от того, какой тип имеют данные, представленные в этой и последующих ячейках памяти.
Числовые типы данных
Целочисленные типы данных
Исходя из машинного представления целого числа, в ячейке памяти из n бит может хранится 2 n для беззнаковых, и 2 n-1 для знаковых типов.
Рассмотрим теперь конкретные целочисленные типы в трёх языках.
У некоторых типов есть приписка «16 разрядов» или «32 разряда». Это означает, что в зависимости от разрядности операционной системы и компилятора данный тип будет находится в соответствующем диапазоне. По-этому, рекомендуется не использовать int, unsigned int, а использовать их аналоги, но уже жестко определенные, short, long, unsigned short, unsigned long.
В Java нет беззнаковых целочисленных типов данных.
Вещественные типы данных
Числа вещественного типа данных задаются в форме чисел с плавающей запятой.
Плавающая запятая — форма представления действительных чисел, в которой число хранится в форме мантиссы и показателя степени. В случае языков программирования, любое число может быть представлено в следующем виде
Вывод: вещественные типы данных, в отличии от целочисленных, характеризуются диапазоном точности и количеством значащих разрядов.
Рассмотрим конкретные типы данных в наших трёх языках.
Тип decimal создан специально для операций высокой точности, в частности финансовых операций. Он не реализован как примитивный тип, по-этому его частое использование может повлиять на производительность вычислений.
Символьный тип данных
Значение переменной этого типа данных представляет собой один символ. В действительности, это есть целое число. В зависимости от кодировки, это число превращается в некий символ. Данные типы данных характеризуются лишь размером выделяемой под них памяти.
Логический тип данных
Перечислимый тип данных
Во внутреннем представлении, это целочисленный тип данных, только здесь пользователь вместо числе использует заранее определенные строковые значения.
Чтобы прочувствовать эту концепцию, приведем пример на языке С++ (в С# и Java аналогично)
Теперь переменные перечислимого типа Forms могут принимать лишь значения, определенные в примере кода. Это очень удобно, ведь мы уже оперируем не с числами, а с некими смысловыми значениями, замечу лишь, что для компьютера эти значения всё-равно являются целыми числами.
Массив
Каждый массив характеризуется типом данных его элементов, который может быть как простым, так и сложным, то есть любым.
В языках программирования нельзя оперировать всем массивом, работают с конкретным элементом. Чтобы доступиться до него в трёх рассматриваемых нами языках используют оператор «[]».
Структура
Структуры реализованы в языке программирования, чтобы собрать некие близки по смыслу вещи воедино.
Например, есть колесо автомобиля. У колеса есть диаметр, толщина, шина. Шина в свою очередь является структурой, у которой есть свои параметры: материал, марка, чем заполнена. Естественно, для каждого параметра можно создать свою переменную или константу, у нас появится большое количество переменных, которые, чтобы понять к чему они относятся, нужно в именах общую часть выделять. Имена будут нести лишнюю смысловую нагрузку. Получается запутанная история. А так мы определяем две структуры, а затем параметры в них.
Класс
Еще одним пользовательским типом данных является класс. Класс умеет всё, что и структура, но кроме параметров, у него есть и методы, и поддерживает большое количество вещей, связанных с объектно-ориентированным программированием.
Программирование на C, C# и Java
Уроки программирования, алгоритмы, статьи, исходники, примеры программ и полезные советы
ОСТОРОЖНО МОШЕННИКИ! В последнее время в социальных сетях участились случаи предложения помощи в написании программ от лиц, прикрывающихся сайтом vscode.ru. Мы никогда не пишем первыми и не размещаем никакие материалы в посторонних группах ВК. Для связи с нами используйте исключительно эти контакты: vscoderu@yandex.ru, https://vk.com/vscode
Типы данных
Поговорим про типы данных в языках программирования. Они делятся на две категории: примитивные типы и ссылочные типы. В статье рассмотрим каждую из категорий.
Примитивные типы данных
Примитивные типы данных – это базовые типы данных языка программирования. Их ключевая особенность в том, что данные в них, в отличие от ссылочных типов, располагаются непосредственно [“в переменной”.] на участке памяти компьютера в котором находится переменная. Перечислим и опишем основные примитивные типы данных в программировании.
Ключевая особенность примитивных типов данных в том, что они передаются по значению. Это значит, что при передачи переменной в качестве аргумента функции (или методу) она копируется туда. Следовательно манипуляции, производимые с переменной в вызванной функции, никак не повлияют на значение переменной в вызывающей функции.
Примечание: модификатор unsigned (то есть беззнаковый) применим к любому целочисленному типу (в том числе и к символьному), а long (длинный) применим практически к любому типу, за исключением логического.
Ссылочные типы данных
Самая важная особенность ссылочных типов данных состоит в том, что они передаются не по значению, а по ссылке. Что это значит?
Ссылочные типы данных не являются примитивными и их размер не фиксирован и может быть произвольным, кроме того они хранятся не [“в переменной”.] на участке памяти переменной, а в совершенно другом месте памяти компьютера. Ссылочными типами, например, являются массивы. В объектно-ориентированных языках программирования – это экземпляры классов, коллекции и т.п.
Визуализация и анализ географических данных на языке R
1.1 Типы данных
Тип данных — это класс данных, характеризуемый членами класса и операциями, которые могут быть к ним примененыISO/IEC/IEEE 24765-2010 Systems and software engineering — Vocabulary
| Название | Тип данных |
|---|---|
| complex | комплексные числа |
| character | символьный (строки) |
| integer | целые числа |
| logical | логические (булевы) |
| numeric | числа с плавающей точкой |
1.1.1 Числа
Числа — основной тип данных в R. К ним относятся числа c плавающей точкой и целые числа. В терминологии R такие данные называются интервальными, поскольку к ним применимо понятие интервала на числовой прямой. Целые числа относятся к дискретным интервальным, а числа с плавающей точкой — к непрерывным интервальным. Числа можно складывать, вычитать и умножать:
Разделителем целой и дробной части является точка, а не запятая:
Существует также специальный оператор для возведения в степень. Для этого вы можете использовать или двойной знак умножения ( ** ) или циркумфлекс ( ^ ):
Результат деления по умолчанию имеет тип с плавающей точкой:
Если вы хотите чтобы деление производилось целочисленным образом (без дробной части) необходимо использовать оператор %/% :
Остаток от деления можно получить с помощью оператора %% :
Вышеприведенные арифметические операции являются бинарными, то есть требуют наличия двух чисел. Числа называются “операндами”. Отделять операнды от оператора пробелом или нет — дело вкуса. Однако рекомендуется все же отделять, так как это повышает читаемость кода. Следующие два выражения эквивалентны. Однако сравните простоту их восприятия:
Как правило, в настоящих программах числа в явном виде встречаются лишь иногда. Вместо этого для их обозначения используют переменные. В вышеприведенных выражениях мы неоднократно использовали число 3. Теперь представьте, что вы хотите проверить, каковы будут результаты, если вместо 3 использовать 4. Вам придется заменить все тройки на четверки. Если их много, то это будет утомительная работа, и вы наверняка что-то пропустите. Конечно, можно использовать поиск с автозаменой, но что если тройки надо заменить не везде? Одно и то же число может выполнять разные функции в разных выражениях. Чтобы избежать подобных проблем, в программе вводят переменные и присваивают им значения. Оператор присваивания значения выглядит как =
Чтобы вывести значение переменной на экран, достаточно просто ввести его:
Мы можем выполнить над переменными все те же операции что и над константами:
Легко меняем значение второй переменной с 3 на 4 и выполняем код заново.
Нам пришлось изменить значение переменной только один раз в момент ее создания, все последующие операции остались неизменны, но их результаты обновились!
Новую переменную можно создать на основе значений существующих переменных:
Посмотрим, что получилось:
Вы можете комбинировать переменные и заданные явным образом константы:
Операция взятия остатка от деления бывает полезной, например, когда мы хотим выяснить, является число четным или нет. Для этого достаточно взять остаток от деления на 2. Если число является четным, остаток будет равен нулю. В данном случае c равно 4, d равно 9:
1.1.1.1 Числовые функции
В качестве аргумента функции можно использовать переменную, константу, а также выражения:
Вы также можете легко вкладывать функции одна в одну, если результат вычисления одной функции нужно подставить в другую:
Также как и с арифметическими выражениями, результат вычисления функции можно записать в переменную:
Если переменной b ранее было присвоено другое значение, оно перезапишется. Вы также можете записать в переменную результат операции, выполненной над ней же. Например, если вы не уверены, что a — неотрицательное число, а вам это необходимо в дальнейших расчетах, вы можете применить к нему операцию взятия модуля:
1.1.2 Строки
Строки — также еще один важнейший тип данных. Чтобы создать строковую переменную, необходимо заключить текст строки в кавычки:
Строки состоят из символов, и, в отличие от некоторых других языков, в R нет отдельного типа данных для объекта, которых хранит один символ (в C++ для этого используется тип char ). Поэтому при создании строк вы можете пользоваться как одинарными, так и двойными кавычками:
Иногда бывает необходимо создать пустую строку (например, чтобы в нее далее что-то добавлять). В этом случае просто напишите два знака кавычек, идущих подряд без пробела между ними:
Длину строки в символах можно узнать с помощью функции nchar()
В частности, зная длину строки, можно легко извлечь последние \(k\) символов:
Посмотрим содержимое подстрок:
А теперь объединим их в одну:
Условно запишем значения переменных, как будто мы их знаем
Обратите внимание на то что мы конкатенировали строки с числами. Конвертация типов осуществилась автоматически. Помимо этого, функция сама вставила пробелы между строками.
1.1.3 Даты и длительности
Сегодняшнюю дату вы можете узнать с помощью специальной функции Sys.Date() :
Даты можно вычитать. Результатом выполнения. Например, узнать продолжительность жизни в днях можно так:
Вы также можете прибавить к текущей дате некоторое значение. Например, необходимо узнать, какая дата будет через 40 дней:
Имея дату, вы можете легко извлечь из нее день, месяц и год. Существуют специальные функции для этих целей (описанные в главе 8), но прямо сейчас вы можете сделать это сначала преобразовав дату в строку, а затем выбрав из нее подстроку, соответствующую требуемой компоненте даты:
1.1.4 Время и периоды
1.1.5 Логические
Логические переменные возникают там, где нужно проверить условие. Переменная логического типа может принимать значение TRUE (истина) или FALSE (ложь). Для их обозначения также возможны более компактные константы T и F соответственно.
Следующие операторы приводят к возникновению логических переменных:
Посмотрим, как они работают:
Если необходимо проверить несколько условий одновременно, их можно комбинировать с помощью логических операторов. Наиболее популярные среди них:
1.2 Манипуляции с типами
1.2.1 Определение типа данных
Определение типа данных осуществляется с помощью функции class() (см. раздел Диагностические функции во Введении)
В вышеприведенном примере видно, что R по умолчанию “повышает” ранг целочисленных данных до более общего типа чисел с плавающей точкой, тем самым закладываясь на возможность точного деления без остатка. Если вы хотите, чтобы данные в явном виде интерпретировались как целочисленные, их нужно принудительно привести к этому типу. Операторы преобразования типов рассмотрены ниже.
1.2.2 Преобразование типов данных
Если преобразовать число c плавающей точкой до целого, то дробная часть будет отброшена:
После преобразования типа данных, разумеется, к переменной будут применимы только те функции, которые определены для данного типа данных:
1.2.3 Проверка типов данных и пустых значений
Для проверки типа данных можно использовать функции семейства is. :
1.3 Ввод и вывод данных в консоли
1.3.1 Ввод данных
Выведем результат на экран:
Функция readline() всегда возвращает строку, поэтому если вы ожидаете ввод числа, полученное значение необходимо явным образом преобразовать к числовому типу.
Весьма полезной особенностью readline() является возможность указания строки запроса (чтобы пользователь понимал, что от него хотят). Строку запроса можно указать при вызове функции:
1.3.2 Вывод данных
Для вывода данных в консоль можно воспользоваться тремя способами:
Функция print() работает точно так же, как и просто название переменной с новой строки, отличаясь лишь двумя особенностями:
Функция cat() отличается от print() следующими особенностями:
Заключительная возможность — вывод с помощью заключения выражения в круглые скобки — очень удобна на стадии отладки программы. При этом переменная, которая создается в выражении, остается доступной в программе:
1.4 Условный оператор
Проверка условий позволяет осуществлять так называемое ветвление в программе. Ветвление означает, что при определенных условиях (значениях переменных) будет выполнен один программный код, а при других условиях — другой. В R для проверки условий используется условный оператор if — else if — else следующего вида:
Например, сгенерируем случайное число, округлим его до одного знака после запятой и проверим относительно нуля:
Условия можно использовать, в частности, для того чтобы обрабатывать пользовательский ввод в программе. Например, охарактеризуем положение точки относительно Полярного круга:
1.5 Оператор переключения
Оператор переключения (switch) является удобной заменой условному оператору в тех случаях, когда надо вычислить значение переменной в зависимости от значения другой переменной, которая может принимать ограниченное (заранее известное) число значений. Например:
1.6 Прерывание программы
В процессе выполнения программы могут возникнуть ситуации, при которых дальнейшее выполнение программы невозможно или недопустимо. Например, пользователь вместо числа ввёл в консоли букву. Хорошим тоном разработчика в данном случае будет не пускать ситуацию на самотёк и ждать пока программа сама споткнется и выдаст системное сообщение об ошибке, а обработать некорректный ввод сразу, сообщить об этом пользователю и остановить программу явным образом.
Прервать выполнение программы можно разными способами. Рассмотрим две часто используемые для этого функции:
Реализуем вышеописанный пример с контролем пользовательского ввода:
Вывод программы в случае ввода строки abc будет следующим:
1.7 Технические детали
Когда вы присваиваете значение переменной другой переменной, копирования не происходит. Оба имени будут ссылаться на один и тот же объект, до тех пор, пока через одно из имен не будет предпринята попытка модифицировать объект. Это можно легко проверить с помощью функции tracemem() :
1.8 Краткий обзор
Для просмотра презентации щелкните на ней один раз левой кнопкой мыши и листайте, используя кнопки на клавиатуре:
Презентацию можно открыть в отдельном окне или вкладке браузере. Для этого щелкните по ней правой кнопкой мыши и выберите соответствующую команду.
1.9 Контрольные вопросы и упражнения
1.9.1 Вопросы
1.9.2 Упражнения
Запишите условие проверки неравенства чисел a и b не менее чем тремя способами.
Напишите программу, которая запрашивает в консоли целое число и определяет, является ли оно чётным или нечетным. Программа должна предварительно определить, является ли введенное число а) числом и б) целым числом.
Подсказка: результат конвертации строки в целое число и число с плавающей точкой отличается. Вы можете использовать это для проверки, является ли введенное число целым.
В программе в виде переменных задайте координаты населенного пункта А ( x1, y1 ), а также дирекционный угол D и расстояние L до населенного пункта B. Напишите код, который определяет координаты населенного пункта B ( x2, y2 ).
Функция atan2() позволяет найти математический азимут (полярный угол), если известны координаты вектора между двумя точками. Используя эту функцию, напишите программу, которая вычисляет географический азимут между точками А ( x1, y1 ) и B ( x2, y2 ). Координаты точек задайте в виде переменных непосредственно в коде.
Математический азимут отсчитывается от направления на восток против часовой стрелки. Географический азимут отсчитывается от направления на север по часовой стрелке).
Введение в типы данных: статические, динамические, сильные и слабые
В этой статье будет объяснено, что такое типы данных, что подразумевается под терминами «статический», «динамический», «сильный» или «слабый», когда мы говорим о типах данных, и почему это должно нас волновать.
Что такое типы данных?
Если вы занимались программированием, вы наверняка видели переменные, параметры или значения, возвращаемые функциями. Они повсюду в мире программирования. Многие программисты начинают их использовать, даже не зная, что они задают компьютеру под капотом. При определении этих значений программист указывает компьютеру, как будет называться переменная, но также сообщает компьютеру, какой это тип данных. Это целое число? Это строка символов? Это одиночный символ или сложный тип, такой как a Point? Чтобы понять типы данных, нам может быть проще перевернуть термин и подумать о нем как о «типе данных», с которым мы имеем дело.
Если вы просмотрели информацию в Интернете, вы могли прочитать противоречивую информацию о «статических» и «динамических» типах данных, а также о «сильных» и «слабых» типах данных. Это не одно и то же. Когда мы будем рассматривать различные термины ниже, имейте в виду, что язык может включать комбинацию статических / динамических и сильных / слабых типов данных. Они не эксклюзивны. Например, язык может быть статичным и сильным или статичным и слабым. Но прежде чем мы зайдем слишком далеко в определение этих терминов, зачем нам вообще это волновать?
Почему мы должны заботиться о типах данных?
Каждый язык программирования имеет систему типов данных. Без системы типов компьютеры не знали бы, как представлять данные в наших программах. Они не знали бы, как взять этот тип данных и добавить их к этому другому типу данных или даже как сохранить данные. Задавая переменную как целое число, компьютер знает, сколько байтов ему нужно для представления значения и, что более важно, как он может выполнять с ним операции. Сложение двух целых чисел отличается от сложения двух строк. Единственный способ, которым компьютер знает, как обрабатывать данные, — это знать типы данных, с которыми он имеет дело.
Вы можете начать программировать, даже не зная ничего о действующих системах типов. Это часть красоты этих языков высокого уровня. Но понимание типов данных, с которыми вы имеете дело, и того, как лучше всего представить данные, с которыми вы работаете, дает огромные преимущества, такие как перечисленные ниже.
Статические и динамические системы ввода данных
Итак, типы данных — это то, как мы сообщаем компьютеру тип данных, с которыми имеем дело. Однако когда программист говорит, что система типов языка является статической или динамической, что они имеют в виду?
Языки с типизированными статическими данными — это те языки, которые требуют от программиста явного определения типа данных при создании фрагмента данных (будь то переменная, параметр, возвращаемое значение и т. Д.). Как правило, эти типы также фиксируются как такие на время существования программы и не меняют свой тип. Давайте посмотрим на пример:
В приведенном выше примере показано несколько определяемых переменных и пример функции, которая складывает два числа. Как видите, мы явно сообщаем языку (в данном случае Java), что имеем дело с целыми числами, строками и числами типа double. Без этих подсказок компилятору он не знал бы, как лечить myNumber. Это просто имя, которое имеет смысл для нас, а не для компьютера.
Некоторые языки со статической типизацией включают Java, C #, C ++ и Go. Но это лишь некоторые из многих.
Давайте сравним это с языком динамической типизации данных. Ниже приведен пример:
Некоторые из многих языков, которые являются динамическими, включают JavaScript, PHP, Python и Ruby.
Почему вы предпочитаете статику динамической или наоборот?
В случае языков со статическими типизированными данными, явно сообщая компилятору типы данных, с которыми вы имеете дело, он может обнаруживать типичные ошибки и ошибки в коде задолго до развертывания. Если вы определяете одно значение как целое число, а другое как строку, компилятор может поймать ошибку сложения во время компиляции и не позволит вам завершить сборку программы. Это хорошо тем, что чем раньше вы обнаружите ошибку, тем надежнее будет ваш код и тем меньше будет стоить вам и вашим клиентам ее исправление. Намного легче исправить ситуацию на ранней стадии, чем позже после развертывания.
Итак, статика — это правильный путь? Что ж, компромисс в том, что вы должны явно определить все, прежде чем использовать его. Вам нужно ввести больше кода, вы должны заранее знать тип данных, с которыми вы имеете дело (не всегда то, что вы знаете), и вы должны знать, что будет происходить в ваших операциях. Вы должны знать, что 1 / 3даст вам, 0а не.33333и тому подобное.
Динамические языки дают вам дополнительную гибкость в этой области. Программисты часто описывают их как «более выразительные». В PHP, например, вы получите то,.3333…что и ожидали. Однако проблема в том, что если интерпретатор ошибается в типах данных, вы должны знать об этом. В противном случае он может проскользнуть мимо. Поскольку мы не можем уловить все, код на динамических языках имеет тенденцию быть немного более подверженным ошибкам и нестабильным. Типы данных в этих динамических языках обычно определяются во время выполнения. Это затрудняет обнаружение многих ошибок, пока они не попадут в производственную среду. Он может нормально работать на вашей локальной машине разработки, но производственная среда выполнения может немного отличаться, что приведет к различным предположениям интерпретатора.
JavaScript — это язык, который считается динамическим. С введением TypeScript, надмножества JavaScript, программисты представили идею явного объявления типов данных для переменных, чтобы сделать язык более статичным. По мере роста популярности JavaScript — даже за пределами браузера с такими инструментами, как Node.js — программисты хотели добавить преимущества статической типизации данных, чтобы исключить некоторые неправильные предположения, которые JavaScript делает при работе с типами данных. JavaScript печально известен своими неверными догадкамипри работе с данными и их типами. Это пример превращения JavaScript, динамического языка, в нечто большее, чем язык со статической типизацией, для раннего обнаружения ошибок и создания более здорового кода. Это тем более важно, учитывая, что JavaScript проникает в серверные приложения с помощью Node.js.
Короче говоря, статические типы данных дают вам строгую среду и обычно дают более надежный код. Динамические языки дают вам гибкость и возможность писать код быстрее, но могут привести к большему количеству ошибок в коде, если вы не будете осторожны при проверке типов.
Сильные и слабые системы ввода данных
Как кратко упоминалось ранее, термины сильных и слабых типов данных часто путают со статическими и динамическими. Люди склонны смешивать статичность как синоним сильного и динамичного как слабого. Это не тот случай.
Сильные / слабые типы данных — это то, как язык обрабатывает значения, с которыми он оперирует. Будет ли язык незаметно делать какие-то предположения при работе с типами данных и помогать вам, или он просто остановится и пожалуется, что не знает, что делать? Давайте посмотрим на пример того, как это работает:
В этом примере C ++ мы пытаемся сложить целое число и строку. Да, язык статически типизирован, но он не пытается скрыть для программиста bцелое число, чтобы он мог сложить два числа вместе. Он просто сразу помечает проблему и отказывается. Эта проверка выполняется, когда мы пытаемся скомпилировать программу (или иногда IDE, когда вы ее пишете). Здесь мы пытаемся использовать тип таким образом, который противоречит его определению как строка. Строго типизированные языки включают в некоторой степени C #, Java, Go, Python и C ++, и все они помечают что-то подобное.
Теперь у C ++ есть способы ослабить свою строго типизированную систему, но это выходит за рамки данной статьи. Мы рассмотрим слабые типы данных, а затем поговорим о сильных / слабых вместе и о том, что все не так четко, как статическая / динамическая типизация.
Слабые языки с типизированными данными пытаются помочь программисту в выполнении своих операций. Давайте взглянем на JavaScript и посмотрим, как он может выполнять операцию, аналогичную той, что мы сделали в нашем примере на C ++ выше:
Если вы знаете что-нибудь о JavaScript и его особенностях, вы знаете, что приведенный выше код будет работать без проблем. Программисту это ни на что не укажет. Но он не выведет 10 на консоль, как вы могли ожидать. Вы могли подумать, что он увидит целое число и строку и скажет: «Ого, подожди минутку, я не знаю, что с этим делать!» Вместо этого JavaScript пытается принудить или преобразовать одно из значений, чтобы оно было похоже на другое, выполнить вычисление, дать результат и двигаться дальше. Здесь результат будет, «55»поскольку он преобразует значение переменной aв строку, а затем объединяет их. Результатом будет строковый тип данных.
Как видите, сила языка в том, насколько сильно он пытается использовать свои типы, чтобы понять намерения программиста и двигаться дальше.
Используя эти термины, мы можем сказать, что такой язык, как Python, который является динамическим, также является строго типизированным. Вам не нужно явно определять тип при создании значения (динамическая часть), но если вы попытаетесь и затем используете этот тип так, как он не ожидает, он немедленно отметит проблему и завершит работу (сильный набор текста).
Почему вы предпочитаете сильную слабую или наоборот?
Сильные языки — это строгие языки. Опять же, они удостоверяются, что точно знают, что намерен делать программист. Если возникает ошибка, чаще всего это ошибка программиста, не понимающего операций. Эти ошибки также потенциально указывают на непонимание проблемы. Если вы пытаетесь добавить 5число к «5«строке, то, возможно, вы не понимаете, почему это не имеет смысла для компьютера. Это заставляет вас прийти к истине об операции и прямо говорит компьютеру, что вы хотите сделать (обычно с помощью некоторой формы механизма преобразования / преобразования). Это, как правило, приводит к созданию более надежного и менее подверженного ошибкам кода в производственной среде, но добавляет время и препятствия для перепрыгивания во время разработки.
Слабые языки, опять же, больше полагаются на гибкость и выразительность, убирая строгую строгость сильного языка и позволяя программисту запустить свой код и запустить его. Но обратная сторона заключается в том, что компьютер делает предположения, которых программист, возможно, не предполагал.
JavaScript, язык со слабой типизацией (который также бывает динамическим), снова был усилен TypeScript, чтобы сделать его сильнее. Обработка типов данных в TypeScript позволяет программисту писать JavaScript с использованием явных типов и получать преимущества строго типизированного языка. Он обнаруживает множество ошибок во время компиляции и помогает предотвратить попадание расплывчатых предположений JavaScript в производственные системы. Но опять же, это происходит за счет более формального и строгого формата кодирования во время разработки. Даже редакторы кода, знающие TypeScript, могут помечать ошибки по мере их написания. VS Code — отличный тому пример.
Степени силы
Теперь мы рассмотрели сильную и слабую типизацию. Важно отметить, что, в отличие от четкой границы, существующей со статической / динамической типизацией, языки могут демонстрировать разную степень силы или слабости. Это ставит языки в широкий спектр. Вот почему в одних статьях говорится, что C ++ слаб, а в других — что он силен. Это отношения. Что делает его спектром, так это то, что некоторые языки предлагают инструменты, помогающие с преобразованием и изменением типов на лету. Некоторые используют такие вещи, как указатели. Вот почему вы можете слышать, как люди говорят, что Java более строго типизирован, чем C или C ++, хотя очевидно, что C ++ строго типизирован по сравнению с JavaScript.
Я считаю, что не так важно понимать все нюансы того, что делает язык сильным или слабым. Если вы знаете некоторые основы и можете различать уровни силы, вы будете в хорошей форме при выборе языка для данного проекта и его требований.
Выбор стиля, подходящего для вашего проекта
Есть много причин, по которым вы можете выбрать один язык вместо другого для своего следующего проекта. Системы типов, как правило, не попадают в список большинства людей из-за более серьезных соображений, таких как:
Но когда дело доходит до систем типов, имейте в виду, что если вы работаете над критически важным проектом, который должен быть эффективным с точки зрения памяти, строгим и где ошибки могут быть обнаружены на ранней стадии, вы можете захотеть взглянуть на что-то статически типизированное.. Если язык не должен делать предположений и требует явных инструкций, помогающих с критическими алгоритмами, также подумайте о том, что является строго типизированным. Это языки, которые вы, как правило, найдете, например, в играх с рейтингом «AAA».
Однако, если вы хотите получить что-то быстро и гибко, что дает некоторую выразительность программисту, то языки с динамической или слабой типизацией могут быть лучше.
Или вы можете предпочесть языки, в которых они сочетаются. Отчасти поэтому многие выбирают такой язык, как Python.
Заключение
В этой статье сделана попытка охватить вводные различия между системами статических и динамических типов, а также различия между системами сильных / слабых типов. Мы говорили о том, как они сравниваются, почему вы можете выбрать один из них, какие языки подходят для каждой из этих систем, и как вы можете использовать эти различия, чтобы выбрать язык для вашего следующего проекта.
Надеюсь, вы нашли эту статью информативной. Если вы уберете только одну вещь из этой статьи, пусть это будет идея о том, что статичность не обязательно означает сильную, а динамика не обязательно означает слабую. Языки могут содержать различные комбинации каждого из них. В случае сильного и слабого набора текста у вас может быть разная степень силы по отношению друг к другу.