Тип - относительно устойчивая и независимая совокупность элементов, которую можно выделить во всём рассматриваемом множестве.

Математически тип может быть определён двумя способами:

· Множеством всех значений, принадлежащим типу.

· Предикатной функцией, определяющей принадлежность объекта к данному типу.

Тип 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.

Типы данных различаются уже на нижних уровнях 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.

В языках программирования типы данных 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).[1]

Наиболее часто используемые типы данных:

Простые:

· Перечислимый тип. Хранит значения прямо указанные в его описании.

· Целочисленный тип. Целое число со знаком и без знака.

· Вещественный тип. Вещественное число с запятой и с плавающей точкой.

· Символьный тип. Хранит один символ в различных кодировках.

· Множество. Совпадает с обычным математическим понятием множества.

· Логический тип. Принимает два значения ложь = 0 и истина = 1.

· Указатель. Хранит адрес в памяти, указывающий на какую-либо информацию, как правило - указатель на переменную.

Составные (сложные):

· Массив. Хранит индексированный набор элементов одного типа.

· Строковый тип. Хранит строку символов.

· Запись (структура). Набор различных элементов (полей), хранимый как единое целое.

· Файловый тип. Хранит только однотипные значения, доступ к которым осуществляется только последовательно.

· Класс, метакласс, интерфейс. Абстрактные типы данных в объектно-ориентированном программировании (ООП).

Как уже отмечалось ранее, любой тип данных в языках программирования определяет не только множество собственных значений, но и набор операций, способы хранения и присваивания значений. Типы переменных и параметров должны совпадать с присваиваемыми им значениями или вызываемыми для них функциями. Для обеспечения совместимости типов переменных и их значений в языках программирования существует контроль типов (типизация) - это процесс проверки и накладывания ограничений на использование типов.

Существует два вида контроля типов:

· Статическая типизация - при которой переменная, параметр подпрограммы, возвращаемое значение функции связывается с типом в момент объявления и тип не может быть изменён позже. Переменная или параметр будут принимать, а функция возвращать значения только этого типа.

· Динамическая типизация - при которой переменная связывается с типом в момент присваивания значения, а не в момент объявления переменной. Таким образом, в различных участках программы одна и та же переменная может принимать значения разных типов.

Определение соответствия типов тоже является важным моментом, для этого используется следующие два подхода:

· Строгая типизация - совместимость типов автоматически контролируется транслятором, она должна быть явно указана (наследована) при определении типа или определяется структурой самого типа (типами элементов, из которых построен составной тип).

· Слабая типизация - совместимость типов никак транслятором не контролируется. В языках со слабой типизацией обычно используется подход под названием «утиная типизация» - когда совместимость определяется и реализуется общим интерфейсом доступа к данным типа.

На сегодняшний день не существует единого мнения о том, какой вид типизации лучше. Рассмотрим основные достоинства и недостатки каждого вида контроля типа.[1]

4.1 Динамическая типизация

При таком виде контроля переменная связывается с типом в момент объявления ещё при написании программы и проверяется на соответствие при каждом её использовании программистом. При таком подходе довольно сложно найти недостатки, однако без них не обходится:

· Понижается гибкость языка. Для каждого типа переменной необходима реализация собственной функции.

· Значительно замедляется работа компилятора.

В тоже время проверка типов на этапе написания и трансляции программы ведет к возникновению существенных достоинств:

· Высокая скорость выполнения программы, связанная с отсутствием проверки типов на этапе выполнения. «Зная» тип переменной транслятор может использовать для неё более простые и подходящие команды.

· Значительно уменьшается количество ошибок связанных с некорректным использованием типа переменной: присваивание значений, операции над переменными, передача параметров в функции.

· При явном объявлении переменных и типов повышается читабельность и понятность кода, упрощается документирование программы.

Как и для динамического контроля, статический контроль типов в языках программирования реализован по-разному, что с учетом строгой или слабой типизации может налагать ряд дополнительных достоинств и недостатков.

Виды типизации в современных языках программирования Представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Типизация в языках программирования [2]

В современном программировании используются языки, как со статической типизацией, так и с динамической. Следует отметить, что динамическая типизация больше характерна для интерпретируемых языков, а статическая типизация для компилируемых. Это обусловлено возможностью интерпретатора при выполнении команды анализировать типы используемых данных и производить приведение типов, что для скомпилированной программы выполнить гораздо сложнее.

Однако, в языках со статической типизацией возможно использование динамических свойств по работе с типами. Для этого можно воспользоваться специальными агрегаторами (объединением, классом Variant и т.п.), которые позволят сохранить информацию о типе значения. При использовании подобных агрегаторов возникают накладные расходы сравнимые с использованием динамической типизации и некоторые неудобства в работе (явное приведение типа).

В языках с динамической типизацией организация статической проверки типов задача сложная. Если статическая типизация поддерживается на уровне языка, то компилятор может провести проверку типов и добиться полного исключения лишних вычислений при применении операторов. Если такой поддержки в языке нет, то есть возможность её реализовать путем добавления дополнительных проверок и, следовательно, накладными расходами.

Заключение