型処理でプログラミング言語を区別する方法

Ethan Paoletti

2024年1月27日読了時間: 12分

データの視覚的表現: 型処理の中心的な焦点 — データの視覚的表現: 型処理の核心 - Pixabay からのクレジット 200 度

ソフトウェアプログラミング言語の継続的な探求。 3 回目の今回は、言語を際立たせる重要な側面である型処理について詳しく掘り下げます。これまでのディスカッションでは、言語レベル < について説明しました。 /u> およびプログラミングパラダイム - 本質的にプログラミング言語のアーキテクチャフレームワーク - 今日、私たちの焦点は、各プログラミング言語がデータ型。これらのニュアンスが各言語をどのように区別し、ソフトウェア開発者のワークフローに大きな影響を与えるかを探っていきます。

以前の記事を補完するこの記事を最後まで読むと、読みやすさ、開発速度、ハードウェア制御だけでなく、データをアーキテクチャ的にフレーム化する方法によっても言語を識別できるようになります。これら 3 つの記事はまとめて、言語固有のキャリアパスと、2024 年に近づくにつれて予想されるソフトウェア言語のトレンド。

免責条項: この情報は教育目的のみに提供されています。キャリアを決定する前に、情報を調べて確認してください。

型の処理を理解する

プログラミング言語がデータを処理する方法を理解する堅牢なソフトウェア開発には不可欠です。データ編成を担当する言語の型システムは、大きな影響を及ぼします。これには、強い型と弱い型の処理、静的型と動的型の処理、および型の安全性が含まれます。

定義

言語の種類

プログラミング言語では、「型」は「型」と呼ばれます。変数が保持できるデータの種類、または実行できる操作を定義する分類システムを指します。それ。変数やオブジェクトなどの特定のエンティティが取り得る値に制約を設定します。型には、整数などの基本的なデータ型から、浮動小数点数、倍精度数値、文字および文字列を配列、オブジェクト、関数、またはユーザー定義タイプ。エンティティのタイプによって、エンティティに対して実行できる操作が決まり、コンパイルまたはランタイム、データの整合性とプログラムの正確性。

変数: 基本的なデータラベル

変数は、コンピュータのメモリ内に保存されている特定のデータに付けられるラベルであり、プログラム内でデータを整理しておくために極めて重要です。その主な機能には、基本的な数値やテキストから複雑で多面的なデータ構造に至るまで、さまざまな情報をカプセル化することが含まれます。基本的に、これらの要素は、コンピュータープログラムのコンテキスト内でデータを保存および整理する役割を果たします。

幾何方程式: 変数の使用例 - Pixabay の Gerd Altmann のクレジット

オブジェクト: データのパック

オブジェクトは、関連する変数とその機能をグループ化する方法です。これらは変数と操作の両方をカプセル化し、変数へのアクセス、変数の変更、変数の複製、計算の実行などのアクションを容易にします。これらのオブジェクトに関する重要な点は、これらのオブジェクトが特定の型を定義し、プログラミング言語内の事前定義された変数型と同様に管理されるということです。この記事では定義を簡潔にしますが、オブジェクトの概念については後続の記事で詳しく説明します。

明示的な型宣言と暗黙的な型宣言

プログラミングにおける明示的な型宣言には、コード内で変数のデータ型を明示的に記述することが含まれ、仮定や曖昧さの余地がありません。この方法ではデータ型が明示的に記述され、プログラマとコードを実行するシステムの両方に明確さが提供されます。一方、暗黙的な型宣言は、コード内で明示的に言及せずに、プログラミング言語が変数のデータ型を推論または想定するときに発生します。これは、ヒントを削除したり、直接指定せずに、割り当てられた値やコンテキスト情報に基づいてシステムが型を推測できるようにすることに似ています。このアプローチでは、多くの場合、冗長性が減り、より簡潔で読みやすいコードが可能になるため、コーディングが合理化されます。

暗黙的な型宣言:	x = 2;
明示的な型宣言:	int x = 2;

タイプ処理の分類

強いタイプと弱いタイプ

プログラミング言語の世界では、「厳密に型指定された」という用語が使われます。そして「弱い型指定」これらの言語がデータをどのように処理するかについての議論が頻繁に登場します。強い型付けの言語では、データ型の厳格な適用が優先されますが、弱い型付けの言語では、プログラム実行中の型の処理がより柔軟になります。

ただし、言語を厳密に「強い」ものとして分類することは、または「弱く」型付けは必ずしも簡単ではありません。私たちの多くはは、コードを記述するときにデータ型に明確なラベルを付ける必要があるため、C++ を強く型指定された言語であると見なしました。これは私がすべてのインタビューでよく言っていたことであり、私が会ったほとんどのエンジニアも同意していました。これは、各情報に適合する特定のボックスを与えるようなもので、コードが設定されると、これらのボックスは変更されません。

ただし、C++ 弱い型指定に傾いている< /a>。引数ここでは、意図した型を明示的に指定せずに比較的簡単に型変換を可能にすることについて説明します。プログラマーの中には、この柔軟性は便利ではあるものの、データを間違ったボックスに押し込んでエラーを引き起こすことで問題が発生する可能性があると主張する人もいます。この記事の後半で型変換について説明するときに、これについてさらに詳しく説明します。

この議論は C++ に限定されません。それは他の多くのプログラミング言語にも拡張されます。だからこそ、言語を厳密に「強い」ものとして扱うのではなく、言語を厳密に「強い」ものとして扱うのです。または「弱い」。実践的な側面に焦点を当てる方が生産的です。型安全性 (型の安全性と信頼性) や、言語がコードの実行前 (静的型付け) と実行中 (動的型付け) のどちらで型を認識するのかなどの概念について説明します。これらの具体的な側面を調べることで、一般的な分類から離れて、より実践的な理解に向けて、これらの言語が実際のコーディングの世界でどのように動作するかをよりよく理解できるようになります。

タイプセーフティ

言語型の安全性には、データの整合性を確保し、データ型の不一致から生じるエラーを最小限に抑えるために、プログラミング言語のさまざまなメカニズムが含まれています。これには、型推論、型制約、型変換、および型チェック。これらのメカニズムは言語の作成者によって導入され、最終的にはプログラミング言語に実装されて、プログラム全体で処理されるデータの作成、データの変換、およびデータの品質管理の安全な処理が保証されます。のランタイム。

型推論

型推論は、プログラマーが型を明示的に割り当てることなく、x = 3 などの変数にデータを割り当てることができる一部のプログラミング言語の機能です。それはそうです。その後、コンパイラまたはインタプリタは、プログラマが割り当てたデータから変数の型を推測します。上の例の場合、x = 3、コンパイラは変数を整数として自動的に割り当てます。。 Swift や < などの特定のプログラミング言語a href="https://kotlinlang.org/" rel="noreferrer" target="_blank">Kotlin、型推論を実装します。この賢いメカニズムにより、コードがより合理化され、読みやすく、簡潔になり、書き込み速度が向上します。

逆に、一部の言語では変数の明示的な型宣言が必要です。たとえば、C では、変数を整数として割り当てるには、int x = 3 と記述する必要があります。これにより、プログラマが変数を作成した時点でその変数の型を即座に明示的に理解できるようになります。この明示的なアプローチは冗長に見えますが、コードベース全体で変数の型を定義する際の精度を維持することでコードの明瞭さを高め、コードの安全性と信頼性を向上させる可能性があります。

実行時の型チェックを行わない型推論を重視する言語では、プログラマは多くの場合、大規模なコードベースにわたって多数のエラーチェックステートメントを手動で挿入します。これは、コードの異なる領域間で型が正しく受け渡されることを保証するために必要です。したがって、そのようなシナリオでは、型推論によってもたらされるコードの冗長性の削減は重要ではなくなる可能性があります。この違いを理解することは、特定の言語がスケーラブルに優れている理由を見極める上で非常に重要です。 a>ソフトウェア開発。このトピックについては、プログラミング言語が特定のキャリアパスにどのように適合するかについて説明する今後の記事でさらに深く掘り下げていきます。

型推論を利用するか、明示的な型宣言を選択するかの選択は、多くの場合、簡潔なコードの作成と、指定された変数の型に関する事前の明確さの確保との間のバランスを取ることにかかっています。 Rust や C#、両方の型推論を許可します。および明示的な型宣言。

コードの安全性 - Pixabay の Darwin Laganzon 氏のクレジット

型変換

型変換とは、数式内などで、ある型を別の型に直接的または間接的に変換できるようにするプログラミング言語内の機能を指します。たとえば、float y = 3.2/x の場合、x は integer は、x を暗黙的に float< に変換します。 /スパン>。 C++ などの言語では、暗黙的な型変換が優先されます。 Python などの他の言語では、キャストと呼ばれる機能。明示的な型キャストとは、プログラマが、変数をどのようにどの型に変換するかを言語に指示するために使用される事前定義された関数に変数を渡す、関数ベースの型変換を指します。この例は、float y = 3.2/(float)x です。ここで、x 整数であり、(float) はを float に変換します。

明示的な型変換と暗黙的な型変換の選択は、言語の予測可能性と型エラーの可能性に影響します。上で述べたように、明示的であると明確さが向上しますが、冗長になる可能性があります。一方、暗黙的であると利便性が得られますが、予期しない動作が発生する可能性があります。これらの違いを理解することは、開発者が型の安全性に影響を与えるデータの整合性に対する言語の制御をナビゲートするのに役立ちます。

型の制約

型制約は本質的に、プログラミング言語によってさまざまな変数に課されるルールです。たとえば、一部のプログラミング言語では、整数をゼロで除算しようとすると、コードはコンパイルできません。これらの制約は保護者として機能し、プログラム内でエラーや予期しない動作を引き起こす可能性のある特定のアクションや操作を防ぎます。特定の制約は言語ごとに異なる場合がありますが、概念自体は最新のプログラミング言語全体で非常に普遍的であることに注目する価値があります。一部の言語には他の言語よりも厳しい制約があり、許可または禁止される操作を管理する明確なルールセットが定義されています。他の言語では、変数を使用すべきではない方法で使用しようとすると、単にプログラマに警告が表示される場合があります。

型制約の状況は、プログラミング言語が新しいバージョンに進化するにつれて常に進化しています。言語設計者は、多くの場合、特定されたエラーに対応して、または言語の堅牢性と信頼性を強化するために、新しい制約を定期的に組み込みます。ただし、型安全性について議論する際には重要な主題ではありますが、型制約だけを議論するだけでは、プログラミング言語を確実に区別することができない可能性があります。これは、型制約はほとんどの最新言語で普及しており、多様であるためです。

型チェック

型チェックは、厳密に検証を行う機能です。データ型、事前定義された型への厳密な準拠を保証します。プログラミング言語では、コンパイル時または実行時に堅牢な型チェックメカニズムが使用されます。このプロセスにより型エラーが最小限に抑えられ、コードの信頼性に大きく貢献し、プログラムの実行全体を通じてデータの一貫性が維持されます。

静的および動的型の処理

型安全性を維持するためにプログラミング言語で採用されているさまざまなメカニズムの中で、型チェックは各言語を大きく区別するものです。型チェックには、静的型付け言語と動的型付け言語という 2 つの異なるアプローチがあります。

静的に型付けされた言語は、コードのコンパイル段階で型チェックを実行します。これは、最初から変数の型に関する厳格なルールを確立し、強制することを意味します。この事前の精査により、変数が宣言された型に準拠していることが保証され、プログラム実行のための強固な基盤が作成されます。

一方、動的型付け言語は、実行時まで型チェックを延期するという異なるアプローチを採用しています。これにより、開発者は実装段階で変数の型をより柔軟に処理できるようになります。変数の型をその場で変更できるため、プログラミングエクスペリエンスがより流動的になります。ただし、この柔軟性にはトレードオフが伴います。実行時に動的型付け言語で型エラーが発生すると、プログラムの実行前に静的型付け言語で検出された可能性があるエラーが発生し、例外 (a ランタイムエラー)。これにより、プログラムがクラッシュ、ユーザーにエラーが表示されます。

プログラミング言語が型を処理する方法を理解すると、開発者はプロジェクトに最適な言語を選択できるようになります。要件。この知識はコードの品質を向上させ、より強力でよりカスタマイズされたソフトウェアソリューションの構築に貢献します。

タイプ処理の概要表

この表は、最も一般的なプログラミング言語の多くと、それらの型処理メソッドによる違いを簡単にまとめたものです。

言語	型推論	暗黙的な型変換が許可されています	型チェック
AspectJ	はい	いいえ (ただし、Java では許可されます)	静的に型指定
C	いいえ	はい	静的に型指定
C#< /p>	はい	はい	静的に型指定
C++	限定的	はい	静的に型指定
エリクサー	はい	限定的	動的に型付けされる
行く	はい	いいえ	静的に型指定
Haskell	はい	いいえ	静的に型指定
HTML	該当なし	該当なし	該当なし (マークアップ言語)
Java	はい	はい	静的に型指定
JavaScript	はい	はい	動的に型付けされる
Kotlin	はい	いいえ	静的に型指定
Python	はい	はい	動的に型付けされる
R	はい	はい	動的に型付けされる
Ruby	はい	はい	動的に型付けされる
Rust	はい	限定的	静的に型指定
Scala	はい	いいえ	静的に型指定
SQL	該当なし	該当なし	該当なし (クエリ言語)
Swift	はい	限定的	静的に型指定

まとめ

言語の型処理に関する議論の締めくくりとして、強い型付け言語と弱い型付け言語に関する議論を検討し、型安全性の重要性を強調し、静的型処理と動的型処理の違いを強調しました。この議論では、プログラミング言語間に見られる多様性に光を当てます。今後に向けて、次の章では特定の言語に合わせたさまざまなキャリアパス。その後、2024 年に向けてソフトウェア言語に影響を与える進化するトレンドを詳しく見ていき、ソフトウェアプログラミング言語に関する包括的なシリーズを終了します。