编程语言的类型系统

每学一门新的编程语言时，在看到介绍该门编程语言的特点时，经常会遇到 静态、动态、强、弱 、隐式、显式 类型等字样，似懂非懂，这里结合网上的资料总结一下它们的含义以及区别，描述不一定专业、准确，但求能进一步理解这些词的概念即可。

类型系统（Type System）用于定义如何将编程语言中的数值和表达式归类为许多不同的类型，如何操作这些类型，这些类型如何互相作用。根据这些种种不同，可以将编程语言分为以下类别：

静态类型编程语言 vs 动态类型编程语言

在静态类型语言，每个变量名字都绑定到：

• 一个类型，编译时通过变量的定义来绑定
• 一个对象，这是可选的，如果变量名没绑定到一个对象，那么名字指向 null

例如下面是 Java 中定义字符串类型变量：

String str1;        //reference to null
String str2 = "Hello world";   

定义了两个变量 str1、str2，它们的类型均是 String 类型，而 str1 并没有指向特定的对象，但 str2 指向了一个 "Hello world" 的字符串对象。

注意的是，静态类型的编程语言，一旦变量名绑定到一个类型（通过声明语句），那么它就只能绑定到这种类型的对象上（通过赋值语句）。如果试图该某种类型的变量绑定到不同类型的对象上，将在编译时抛出类型异常的错误。

例如下面的代码将一个整型的对象赋值给 String 类型的变量会报错：

String str1;
str = 10;

而在动态类型语言中，每个变量名只于对象进行绑定。在程序运行时通过赋值操作来将名字绑定到对象上，如果再将名字绑定到另一种不同类型的对象上也是允许的。

例如下面是 Python 中代码：

var = "Hello world"
//...
var = 10

先将 var 变量赋值一个 "Hello world" 字符串对象，运行过程中随时可以将 var 赋值其它类型的对象。这在 Python 中并不会报错。

下图可以反应两者的区别：

由上可以看出 Java、C/C++、C# 等属于静态类型编程语言，而 Python、PHP、Perl 等属于动态类型语言。

强类型编程语言 vs 弱类型编程语言

根据变量能否隐式（implicit）转换为无关(unrelated)的类型，可以将编程语言分成弱类型编程语言和强类型编程语言，前者可以完成转换，后者则需要通过显式(explicit)地转换。注意这里的无关类型转换指的是类似于数值类型与字符串类型的转换，而大多数语言允许相关类型之间的隐式转换，例如 int 类型到 float 类型的转换。

在弱类型编程语言中，数字 9 和字符串 "9" 是可以相互转换的，例如下面的代码是合法的：

a  = 9
b = "9"
c = concatenate(a, b)  // produces "99"
d = add(a, b)          // produces 18

但是在强类型编程语言中，后面两条语句会抛出类型异常，为了避免这些异常，我们往往需要通过一些显式类型转换操作来完成：

a  = 9
b = "9"
c = concatenate(str(a), b)
d = add(a, int(b) )

根据上面的描述，我们可以知道像 Python、Java 等属于强类型编程语言，而 Perl、PHP 等属于弱类型编程语言。

显式类型编程语言 vs 隐式类型编程语言

还有一种区分方法是，根据变量名是否需要显式给出类型的声明，来将语言分为显式类型语言和隐式类型语言。前者需要在定义变量时显式给出变量的类型，而后者可以使用类型推论来决定变量的类型。

大多数静态类型语言，例如 Java、C/C++ 都是显式类型语言，但是有些则不是，如 Haskell、ML 等，可以基于变量的操作来推断其类型；Scala 是一种新型的静态类型编程语言，它运行在 Java 虚拟机上，也是使用的是类型推断；Boo 是一种类 Python 编程语言，运行在 .NET CLI 之上，使用的是类型推断。

总结

这篇文章只是给出了一个非形式化定义，旨在理解各种不同编程在类型系统的设计思想，当然本文只提到类型系统的冰山一角。

本文绝大数内容编译自这篇文章，还参考 知乎问答，wiki 相关词条，特致谢！