【正文】 第五章 類 型 檢 查 本章內(nèi)容 – 靜態(tài)檢查中最典型的部分 — 類型檢查： 類型系統(tǒng)、類型檢查、多態(tài)函數(shù)、重載。 – 忽略其它的靜態(tài)檢查： 控制流檢查、唯一性檢查 、關(guān)聯(lián)名字檢查。 分析 器 類型 檢查 器 中間 代碼 生成 器 語(yǔ)法樹(shù) 語(yǔ)法樹(shù) 中間 表示 記號(hào)流 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 引言 ? 變量的類型 變量在程序執(zhí)行期間的取值范圍 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 引言 ? 變量的類型 變量在程序執(zhí)行期間的取值范圍 ? 類型化語(yǔ)言 變量都被給定類型的語(yǔ)言 例如，類型 Boolean的變量 x在程序每次運(yùn)行時(shí)的值只能是布爾值 ， not (x)總 有意義。 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 引言 ? 變量的類型 變量在程序執(zhí)行期間的取值范圍 ? 類型化語(yǔ)言 變量都被給定類型的語(yǔ)言 ? 未類型化的語(yǔ)言 不限制變量值范圍的語(yǔ)言 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 引言 ? 變量的類型 變量在程序執(zhí)行期間的取值范圍 ? 類型化語(yǔ)言 變量都被給定類型的語(yǔ)言 ? 未類型化的語(yǔ)言 不限制變量值范圍的語(yǔ)言 一個(gè)運(yùn)算可以作用到任意的運(yùn)算對(duì)象，其結(jié)果可能是一個(gè)有意義的值、一個(gè)錯(cuò)誤、一個(gè)異?；蛞粋€(gè)未做說(shuō)明的結(jié)果。 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 引言 ? 變量的類型 變量在程序執(zhí)行期間的取值范圍 ? 類型化語(yǔ)言 變量都被給定類型的語(yǔ)言 ? 未類型化的語(yǔ)言 不限制變量值范圍的語(yǔ)言 ? 類型系統(tǒng) 由一組 定型規(guī)則 （ typing rule） 構(gòu)成，這組規(guī)則用來(lái)給各種語(yǔ)言構(gòu)造指派類型 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型系統(tǒng) 的根本目的是防止程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)執(zhí)行錯(cuò)誤 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型系統(tǒng) 的根本目的是防止程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 粗略地說(shuō)，所有程序運(yùn)行時(shí)都沒(méi)有執(zhí)行錯(cuò)誤出現(xiàn) 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型系統(tǒng) 的根本目的是防止程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 粗略地說(shuō)，所有程序運(yùn)行時(shí)都沒(méi)有執(zhí)行錯(cuò)誤出現(xiàn) ? 類型系統(tǒng)的形式化 類型表達(dá)式、定型斷言、定型規(guī)則、類型檢查算法 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型系統(tǒng) 的根本目的是防止程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 粗略地說(shuō)，所有程序運(yùn)行時(shí)都沒(méi)有執(zhí)行錯(cuò)誤出現(xiàn) ? 類型系統(tǒng)的形式化 類型表達(dá)式、定型斷言、定型規(guī)則、類型檢查算法 ? 顯式類型化的 語(yǔ)言 類型是語(yǔ)法的一部分 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型系統(tǒng) 的根本目的是防止程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 粗略地說(shuō)，所有程序運(yùn)行時(shí)都沒(méi)有執(zhí)行錯(cuò)誤出現(xiàn) ? 類型系統(tǒng)的形式化 類型表達(dá)式、定型斷言、定型規(guī)則、類型檢查算法 ? 顯式類型化的 語(yǔ)言 類型是語(yǔ)法的一部分 ? 隱式類型化的 語(yǔ)言 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） – 例： 非法指令錯(cuò)誤 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） – 例： 非法指令錯(cuò)誤、非法內(nèi)存訪問(wèn) 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） – 例： 非法指令錯(cuò)誤、非法內(nèi)存訪問(wèn) 、 除數(shù)為零 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） – 例： 非法指令錯(cuò)誤、非法內(nèi)存訪問(wèn) 、 除數(shù)為零 – 引起計(jì)算立即停止 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） – 例： 非法指令錯(cuò)誤、非法內(nèi)存訪問(wèn) 、 除數(shù)為零 – 引起計(jì)算立即停止 ? 不會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ untrapped error） 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） – 例： 非法指令錯(cuò)誤、非法內(nèi)存訪問(wèn) 、 除數(shù)為零 – 引起計(jì)算立即停止 ? 不會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ untrapped error） – 例：下標(biāo)變量的 訪問(wèn)越過(guò)數(shù)組末端的數(shù)據(jù) 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） – 例： 非法指令錯(cuò)誤、非法內(nèi)存訪問(wèn) 、 除數(shù)為零 – 引起計(jì)算立即停止 ? 不會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ untrapped error） – 例：下標(biāo)變量的 訪問(wèn)越過(guò)數(shù)組末端的數(shù)據(jù) – 例： 跳到一個(gè)錯(cuò)誤的地址，該地址開(kāi)始的內(nèi)存正好代表一個(gè)指令序列 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 執(zhí)行錯(cuò)誤和安全語(yǔ)言 執(zhí)行錯(cuò)誤 ? 會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ trapped error） – 例： 非法指令錯(cuò)誤、非法內(nèi)存訪問(wèn) 、 除數(shù)為零 – 引起計(jì)算立即停止 ? 不會(huì)被捕獲的錯(cuò)誤 （ untrapped error） – 例：下標(biāo)變量的 訪問(wèn)越過(guò)數(shù)組末端的數(shù)據(jù) – 例： 跳到一個(gè)錯(cuò)誤的地址，該地址開(kāi)始的內(nèi)存正好代表一個(gè)指令序列 – 錯(cuò)誤可能會(huì)有一段時(shí)間未引起注意 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 安全語(yǔ)言 任何程序不 出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 安全語(yǔ)言 任何程序不 出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 ? 禁止錯(cuò)誤 （ forbidden error） 不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 集合 + 會(huì)被捕獲錯(cuò)誤的一個(gè)子集。 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 安全語(yǔ)言 任何程序不 出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 ? 禁止錯(cuò)誤 （ forbidden error） 不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 集合 + 會(huì)被捕獲錯(cuò)誤的一個(gè)子集。 ? 類型化語(yǔ)言的目標(biāo)是在排除 禁止錯(cuò)誤 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 安全語(yǔ)言 任何程序不 出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 ? 禁止錯(cuò)誤 （ forbidden error） 不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 集合 + 會(huì)被捕獲錯(cuò)誤的一個(gè)子集。 ? 類型化語(yǔ)言的目標(biāo)是在排除 禁止錯(cuò)誤 ? 良行為的 程序：不出現(xiàn)任何禁止錯(cuò)誤 ? 有不良行為的程序：出現(xiàn)禁止錯(cuò)誤 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 – 所有合法的程序都是良行為的 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 – 所有合法的程序都是良行為的 – 又稱為 強(qiáng)檢查的語(yǔ)言 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 – 所有合法的程序都是良行為的 – 又稱為 強(qiáng)檢查的語(yǔ)言 – 未類型化語(yǔ)言 通過(guò)徹底的運(yùn)行時(shí)詳細(xì)檢查來(lái)排除所有的禁止錯(cuò)誤，如 LISP語(yǔ)言 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 – 所有合法的程序都是良行為的 – 又稱為 強(qiáng)檢查的語(yǔ)言 – 未類型化語(yǔ)言 通過(guò)徹底的運(yùn)行時(shí)詳細(xì)檢查來(lái)排除所有的禁止錯(cuò)誤，如 LISP語(yǔ)言 – 也 可以通過(guò)靜態(tài)檢查來(lái)拒絕不良行為的程序 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 – 所有合法的程序都是良行為的 – 又稱為 強(qiáng)檢查的語(yǔ)言 – 未類型化語(yǔ)言 通過(guò)徹底的運(yùn)行時(shí)詳細(xì)檢查來(lái)排除所有的禁止錯(cuò)誤，如 LISP語(yǔ)言 – 也 可以通過(guò)靜態(tài)檢查來(lái)拒絕不良行為的程序 – 類型系統(tǒng)就是用來(lái)支持這種靜態(tài)檢查的 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 – 所有合法的程序都是良行為的 – 又稱為 強(qiáng)檢查的語(yǔ)言 – 未類型化語(yǔ)言 通過(guò)徹底的運(yùn)行時(shí)詳細(xì)檢查來(lái)排除所有的禁止錯(cuò)誤，如 LISP語(yǔ)言 – 也 可以通過(guò)靜態(tài)檢查來(lái)拒絕不良行為的程序 – 類型系統(tǒng)就是用來(lái)支持這種靜態(tài)檢查的 – 這種檢查叫做類型檢查 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 – 所有合法的程序都是良行為的 – 又稱為 強(qiáng)檢查的語(yǔ)言 – 未類型化語(yǔ)言 通過(guò)徹底的運(yùn)行時(shí)詳細(xì)檢查來(lái)排除所有的禁止錯(cuò)誤，如 LISP語(yǔ)言 – 也 可以通過(guò)靜態(tài)檢查來(lái)拒絕不良行為的程序 – 類型系統(tǒng)就是用來(lái)支持這種靜態(tài)檢查的 – 這種檢查叫做類型檢查 – 這樣的 類型化語(yǔ)言，又稱 強(qiáng)類型化的 語(yǔ)言 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 良類型的程序 ： 能夠通過(guò)類型檢查的程序 – 不會(huì)出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤（即是安全的） 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 良類型的程序 ： 能夠通過(guò)類型檢查的程序 – 不會(huì)出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤（即是安全的） – 不會(huì)出現(xiàn)已列入禁止錯(cuò)誤的會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 良類型的程序 ： 能夠通過(guò)類型檢查的程序 – 不會(huì)出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤（即是安全的） – 不會(huì)出現(xiàn)已列入禁止錯(cuò)誤的會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 – 有可能出現(xiàn)其它的會(huì)被捕獲錯(cuò)誤，避免它們是程序員的責(zé)任 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 良類型的程序 ： 能夠通過(guò)類型檢查的程序 – 不會(huì)出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤（即是安全的） – 不會(huì)出現(xiàn)已列入禁止錯(cuò)誤的會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 – 有可能出現(xiàn)其它的會(huì)被捕獲錯(cuò)誤，避免它們是程序員的責(zé)任 ? 靜態(tài)檢查的語(yǔ)言有 ML和 Pascal等 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 類型可靠的 語(yǔ)言 良類型的程序 ： 能夠通過(guò)類型檢查的程序 – 不會(huì)出現(xiàn)不會(huì)被捕獲錯(cuò)誤（即是安全的） – 不會(huì)出現(xiàn)已列入禁止錯(cuò)誤的會(huì)被捕獲錯(cuò)誤 – 有可能出現(xiàn)其它的會(huì)被捕獲錯(cuò)誤，避免它們是程序員的責(zé)任 ? 靜態(tài)檢查的語(yǔ)言有 ML和 Pascal等 ? 靜態(tài)檢查語(yǔ)言通常也需要一些運(yùn)行時(shí)的測(cè)試 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 一些實(shí)際使用的語(yǔ)言是弱類型化語(yǔ)言 ? Pascal語(yǔ)言 – 無(wú)標(biāo)志的變體記錄類型 – 函數(shù)型參數(shù) 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 聯(lián)合體 （ union） 的類型檢查一般不可能在運(yùn)行前完成 ， 雖然下面這個(gè)例子是可靜態(tài)判斷類型錯(cuò)誤的 。 union U { int u1。 int ?u2。} u。 int ?p。 = 10。 p = 。 ?p = 0。 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 一些實(shí)際使用的語(yǔ)言是弱類型化語(yǔ)言 ? Pascal語(yǔ)言 – 無(wú)標(biāo)志的變體記錄類型 – 函數(shù)型參數(shù) 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 一些實(shí)際使用的語(yǔ)言是弱類型化語(yǔ)言 ? Pascal語(yǔ)言 – 無(wú)標(biāo)志的變體記錄類型 – 函數(shù)型參數(shù) ? C語(yǔ)言 有很多不安全的并且被廣泛使用的特征，如： – 指針?biāo)阈g(shù)運(yùn)算 – 類型強(qiáng)制 – 參數(shù)個(gè)數(shù)可變 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 在語(yǔ)言設(shè)計(jì)的歷史上，安全性考慮不足是出于效率上的原因 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的作用 ? 在語(yǔ)言設(shè)計(jì)的歷史上，安全性考慮不足是出于效率上的原因 ? 在語(yǔ)言設(shè)計(jì)中的，安全性的位置越來(lái)越重要 – C的一些問(wèn)題已經(jīng)在 C++中得以緩和 – 更多一些問(wèn)題在 Java中已得到解決 – ML是一個(gè)類型化的安全語(yǔ)言 類型在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)