類型安全

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在電腦科學中，一部分程式語言具備類型安全的性質。這個術語在不同的社群中有不同的定義，特別是正規的類型理論上的定義遠遠強過大多數的程式員的理解，但對於使用類型系統的認知，皆旨在避免必然的錯誤形式，和不良的程式行為（稱為類型錯誤）。

類型安全可以靜態方式實施，及早在編譯時期就捕捉到潛藏的錯誤；或者以動態方式，在執行時期關聯類型的資訊，並在必要時檢測即將發生的錯誤。類型安全是程式語言的性質，而不是程式所自有的。例如，有可能以類型不安全的語言，編寫出類型安全的程式。在此是以程式語言為主，而不討論以個人能力維護的類型安全。

某個行為之所以會被程式語言歸類為類型錯誤，通常是因為試圖對不適當類型的值進行運算。其分類的基本原則是：部分語言設計者和程式員的看法認為，如果所有運算不引起程式瓦解、安全上的瑕疵、或其它明顯故障，即為合理的，而不視之為一個錯誤；其他人則認為所有違背程式員意圖的，就是錯誤的，而且應該標上「不安全」。在靜態類型系統中，類型安全通常包含一個保證，所有表達式最終的值都是合理的靜態類型成員（比子類型和多態性所要求的還要更加精確細微）。

類型安全近似於所謂的記憶體安全（就是限制從記憶體的某處，將任意的位元組合複製到另一處的能力）。例如，某個語言的實作具有若干類型 t，假如存在若干適當長度的位元，且其不為 t 的正統成員。若該語言允許把那些資料複製到 t 類型的變數，那個語言就不是類型安全的，因為這些運算可將非 t 類型的值賦給該變數。反過來說，若該語言類型不安全的程度，最高只到允許將任意整數用作為指標，顯然它就不是記憶體安全的。

大部分的靜態類型語言，都提供了一定程度的類型安全，而且其嚴格性更勝於記憶體的安全性。因其類型系統強迫程式員以適當的抽象資料類型定義來使用，即使對記憶體安全或任何可能的災難而言，並不需如此嚴格的要求。

目录

[编辑] 定義

Robin Milner 對於類型安全所喊出的口號：

「具備良好類型的程式從不出錯。」

適當的形式化口號，取決於特定語言主要語義的風格。在符號語義學裡，類型安全意謂者一個表達式的值具有良好類型τ，且是一個與τ相一致的真誠成員。

1994年，Andrew Wright 和 Matthias Felleisen 以運算語義學定義的公式描述：何謂現今的標準定義，以及對於類型安全的檢驗技術。根據上述方法，類型安全是以程式語言語義中的兩個性質所決定的：

藏存性
程式中的良好類型這一性質，即使轉換了語言的法則（即，評價法則或約簡法則），也不會有所改變。
進行性
具備良好類型的程式從不卡住，即從不進入一個使其無法進一步轉換的未知狀態。

這些性質不是無中生有的，而是和程式語言所描述出來的語義相連繫，而且各式各樣的語言存在著可以此基準來充實的廣大的空間。因為「類型良好」程式的概念已是靜態語義學的一部分，而「卡住」（或者「搞錯」）則是動態語義學方面的屬性。

[编辑] 語言的類型安全性

學術研究用途的玩具語言，常會提出類型安全方面的需求。另一方面，許多語言以人工方式所產生的類型安全，證實經常需要上千次的檢查。不過，某些語言，如標準ML，其嚴格定義了語義，且 Java 也已提供類型安全[來源請求]。其它語言如 Haskell 也被認為是類型安全。暫且不理會語言定義的性質，在執行時期發生的某些錯誤，應歸於實作時的缺陷，或是用了其它語言撰寫的程式庫；這種錯誤可能使給定的實作，在某些情況下的類型不再安全。

[编辑] 類型安全語言的記憶體管理

要實現完善的類型安全語言，它至少需要垃圾回收或增加記憶體配置和解配置的限制（本節主要針對前者）。更明確地說，不允許懸置指標橫跨不同結構類型的存在。這有一技術上的原因：假定類型語言（如Pascal要求分配的記憶體必須顯式釋放）。如果存在一個仍舊指向之前的記憶體位址的懸置指標，新的資料結構可能會分配到同一空間。例如，如果初始化一個指向整數區域資料結構的指標，但新物件的指標區域卻分配在整數的地方，然後指標區域可藉由改變整數區域的值簡單改變成任可東西（經由間接引用懸置指標）。因為當指標改變時，尚未指定將會發生什麼，所以這個語言就不是類型安全的。大部分類型安全的語言滿足使用垃圾回收實現記憶體的管理。

在允許指標算術的語言中，實作垃圾回收器是最好的，所以在類型不安全的語言或類型安全可能失效的語言中，如此實作回收器的程式庫是最好的。C 和 C++ 經常使用。

[编辑] 類型安全與強類型

在各種強類型的定義中，其往往成為類型安全的同義詞；然而，類型安全與動態類型並不互相排斥。也可將動態類型視為非常寬鬆的靜態類型語言，而且所有語法正確的程式皆具備良好類型；只要它的動態語義學能夠保證絕不會有程式「搞錯」，它就可以滿足上述定義，且可稱為類型安全。

[编辑] 參閱

[编辑] 參考資料

来自“http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A1%9E%E5%9E%8B%E5%AE%89%E5%85%A8”
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