Python到底是强类型语言,还是弱类型语言?
1、动静类型与强弱类型
很多读者应该都熟悉动态类型
与静态类型
,但是很多人也会把它们跟强弱类型
混为一谈,所以我们有必要先作一下概念上的澄清。
这两组类型都是针对于编程语言而言的,但关注的核心问题不同。
对于“动静类型”概念,它的核心问题是“什么时候知道一个变量是哪种类型”?
一般而言,在编译期就确定变量类型的是静态类型语言,在运行期才确定变量类型的则是动态类型语言。
例如,某些语言中定义函数“int func(int a){…}”,在编译时就能确定知道它的参数和返回值是 int 类型,所以是静态类型;而典型如 Python,定义函数时写“def func(a):…”,并不知道参数和返回值的类型,只有到运行时调用函数,才最终确定参数和返回值的类型,所以是动态类型
对于“强弱类型”概念,它的核心问题是“不同类型的变量是否允许隐式转化”?
一般而言,编译器有很少(合理)隐式类型转化的是强类型语言,有较多(过分)隐式类型转化的是弱类型语言。
例如,Javascript 中的 "1000"+1
会得到字符串“10001”,而 "1000"-1
则会得到数字 999,也就是说,编译器根据使用场合,对两种不同类型的对象分别做了隐式的类型转化,但是相似的写法,在强类型语言中则会报类型出错。(数字与字符串的转化属于过分的转化,下文会再提到一些合理的转化。)
按照以上的定义,有人将常见的编程语言画了一张分类图:
按强弱类型维度划分,可以归纳出:
- 强类型:Java、C#、Python、Ruby、Erlang(再加GO、Rust)……
- 弱类型:C、C++、Javascript、Perl、PHP、VB……
2、过去的强弱类型概念
动静类型的概念基本上被大家所认可,然而,强弱类型的概念在问答社区、技术论坛和学术讨论上却有很多的争议。此处就不作罗列了。
为什么会有那么多争议呢?
最主要的原因之一是有人把它与动静类型混用了。
最明显的一个例子就是 Guido van Rossum 在 2003 年参加的一个访谈,它的话题恰好是关于强弱类型的(Strong versus Weak Typing):
但是,他们谈论的明显只是动静类型的区别。
访谈中还引述了 Java 之父 James Gosling 的话,从他的表述中也能看出,他说的“强弱类型”其实也是动静类型的区分。
另外还有一个经典的例子,C 语言之父 Dennis Ritchie 曾经说 C 语言是一种“强类型但是弱检查”的语言。如果对照成前文的定义,那他其实指的是“静态类型弱类型”。
为什么这些大佬们会有混淆呢?
其实原因也很简单,那就是在当时还没有明确的动静类型与强弱类型的概念之分!或者说,那时候的强弱类型指的就是动静类型。
维基百科上给出了 1970 年代对强类型的定义,基本可以还原成前文提到的静态类型:
In 1974, Liskov and Zilles defined a strongly-typed language as one in which "whenever an object is passed from a calling function to a called function, its type must be compatible with the type declared in the called function."[3] In 1977, Jackson wrote, "In a strongly typed language each data area will have a distinct type and each process will state its communication requirements in terms of these types."[4]
前面几位编程语言之父应该就是持有类似的观念。
不过,大佬们也意识到了当时的“强弱类型”概念并不充分准确,所以 Dennis Ritchie 才会说成“强类型但是弱检查”,而且在访谈中,Guido 也特别强调了 Python 不应该被称为弱类型,而应该说是运行时类型(runtime typing) 。
但是在那个早期年代,基本上强弱类型就等同于动静类型,而这样的想法至今仍在影响着很多人。
3、现在的强弱类型概念
早期对于编程语言的分类其实是混杂了动静与强弱两个维度,但是,它们并不是一一对应重合的关系,并不足以表达编程语言间的区别,因此就需要有更为明确/丰富的定义。
有人提出了“type safety”、“memory safety”等区分维度,也出现了静态检查类型和动态检查类型,与强弱类型存在一定的交集。
直到出现 2004 年的一篇集大成的学术论文《Type Systems》(出自微软研究院,作者 Luca Cardelli),专门研究编程语言的不同类型系统:
论文中对于强弱检查(也即强弱类型)有一个简短的归纳如下:
- Strongly checked language: A language where no forbidden errors can occur at run time (depending on the definition of forbidden error).
- Weakly checked language: A language that is statically checked but provides no clear guarantee of absence of execution errors.