类型安全
定义
Robin Milner 对于类型安全所喊出的口号:
这一口号的涵义,取决于语言形式化语义的类别。在指称语义学里,类型安全意谓者一个表达式的值具有良好类型τ,则表达式是一个属于τ的集合的真正的成员。
1994年,Andrew Wright 和 Matthias Felleisen 以操作语义学定义的公式描述:何谓现今的标准定义,以及对于类型安全的检验技术。根据上述方法,类型安全是以编程语言语义中的两个性质所决定的:
这些性质不是无中生有的,而是和编程语言所描述出来的语义相连系,而且各式各样的语言存在着可以此基准来充实的广大的空间。因为“类型良好”程序的概念已是静态语义学的一部分,而“卡住”(或者“搞错”)则是动态语义学方面的属性。
语言的类型安全性
学术研究用途的玩具语言,常会提出类型安全方面的需求。另一方面,许多语言以人工方式所产生的类型安全,证实经常需要上千次的检查。不过,某些语言,如标准ML,其严格定义了语义,且Java也已提供类型安全。其它语言如Haskell也被认为是类型安全。暂且不理会语言定义的性质,在运行时期发生的某些错误,应归于实现时的缺陷,或是用了其它语言撰写的程序库;这种错误可能使给定的实现,在某些情况下的类型不再安全。
类型安全语言的存储器管理
要实现完善的类型安全语言,它至少需要垃圾回收或增加存储器配置和解配置的限制(本节主要针对前者)。更明确地说,不允许悬置指针横跨不同结构类型的存在。这有一技术上的原因:假定类型语言(如Pascal要求分配的存储器必须显式释放)。如果存在一个仍旧指向之前的存储器地址的悬置指针,新的数据结构可能会分配到同一空间。例如,如果初始化一个指向整数区域数据结构的指针,但新对象的指针区域却分配在整数的地方,然后指针区域可借由改变整数区域的值简单改变成任可东西(经由间接引用悬置指针)。因为当指针改变时,尚未指定将会发生什么,所以这个语言就不是类型安全的。大部分类型安全的语言满足使用垃圾回收实现存储器的管理。
在允许指针算术的语言中,实现垃圾回收器是最好的,所以在类型不安全的语言或类型安全可能失效的语言中,如此实现回收器的程序库是最好的。C 和 C++ 经常使用。
类型安全与强类型
在各种强类型的定义中,其往往成为类型安全的同义词;然而,类型安全与动态类型并不互相排斥。也可将动态类型视为非常宽松的静态类型语言,而且所有语法正确的程序皆具备良好类型;只要它的动态语义学能够保证绝不会有程序“搞错”,它就可以满足上述定义,且可称为类型安全。
参阅
数据类型
类型理论
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