11 | 语义分析（上）：如何建立一个完善的类型系统？
宫文学
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
在做语法分析时我们可以得到一棵语法树，而基于这棵树能做什么，是语义的事情。比如，+ 号的含义是让两个数值相加，并且通常还能进行缺省的类型转换。所以，如果要区分不同语言的差异，不能光看语言的语法。比如 Java 语言和 JavaScript 在代码块的语法上是一样的，都是用花括号，但在语义上是不同的，一个有块作用域，一个没有。
这样看来，相比词法和语法的设计与处理，语义设计和分析似乎要复杂很多。虽然我们借作用域、生存期、函数等特性的实现涉猎了很多语义分析的场景，但离系统地掌握语义分析，还差一点儿火候。所以，为了帮你攻破语义分析这个阶段，我会用两节课的时间，再梳理一下语义分析中的重要知识，让你更好地建立起相关的知识脉络。
今天这节课，我们把注意力集中在类型系统这个话题上。
围绕类型系统产生过一些争论，有的程序员会拥护动态类型语言，有的会觉得静态类型语言好。要想探究这个问题，我们需要对类型系统有个清晰的了解，最直接的方式，就是建立一个完善的类型系统。
那么什么是类型系统？我们又该怎样建立一个完善的类型系统呢？
其实，类型系统是一门语言所有的类型的集合，操作这些类型的规则，以及类型之间怎么相互作用的（比如一个类型能否转换成另一个类型）。如果要建立一个完善的类型系统，形成对类型系统比较完整的认知，需要从两个方面出发：
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本文深入探讨了语义分析中类型系统的设计和特征，重点讨论了类型检查、类型推导和类型转换的重要性。文章首先介绍了类型系统的概念和作用，强调了根据领域需求进行类型系统设计的重要性。接着，文章详细讨论了类型推导的过程，以及类型检查在赋值语句、变量声明语句、函数传参和函数返回值中的应用。此外，文章还提到了类型转换的重要性，以及在不同语言中类型转换的风险和特点。作者通过示例代码展示了类型推导和类型检查的具体实现，以及S属性和I属性的概念。最后，文章总结了对类型系统的理解对学习语言的帮助，并鼓励读者深入理解计算机语言，以获得额外的收获。整体而言，本文为读者提供了对语义分析中类型系统的深入认知和理解。 文章链接：[如何做类型检查、类型推导和类型转换](https://example.com/article123)
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janeyC语言是静态类型语言，大部分变量是强类型，但指针是弱类型吧，查不出错啊。Go语言是静态类型语言，但interface 实现接口到运行时才报错又有动态的成份。请老师指正。作者回复: 同意你的分析:-)
2019-09-10210
智晨想请教一下老师，类型论是干什么用的？跟类型系统有什么关系？作者回复: 我认为，如果想从根本上理解编程语言的类型系统，以及其他学科如社会学、生物学中的分类系统，应该都要理解类型论。因为数学是最最底层的形式体系了。 对子类型的严格定义，也最好用数学方式表达。 如果有对理论追根究底的兴趣，还是可以研究一下类型论。对于想设计一套类型系统的人来说，本着严谨的态度，也有必要了解类型论。
2019-10-109
VVK老师讲的太好了，十几年没搞懂的概念终于理整明白了。作者回复: 谢谢肯定:-)
2019-09-087
Sudouble以类型系统实现的原理看已使用了良久的编程语言，有种莫名的亲切感。很好奇编程语言的发展史，以及特定的编程语言是为什么而诞生的，相互间又有什么异同之处。作者回复: 研究技术到最后，一定会研究历史，以及推动历史发展的那些人。我在结束语中提了一些关键的人物。我们仔细研究语言的特性的话，会发现它们传承、发展的脉络，很有意思。
2019-11-1423
DJava中的封装类，提供了类型系统，好处就是方便使用，符合类型系统规范，坏处是性能损失。作者回复: 是的:-)
2019-09-092
dra老师竟然回复了上一位留言。还在维护👍🏼期待老师下一个专栏作者回复: 肯定要回复。最近时间宽裕了些，希望可以回复更及时:)
2020-04-02
墨灵a = 1 # 变量初始化，假设类型推导成功 a + 1 # 两个数值相加，正常执行 a = '1' # 如果允许在运行期改变a的类型，则是动态类型，否则是静态类型 a + 1 # 如果定义char + int是没意义的，报错的是强类型，不报错是弱类型 JavaScript是动态类型，也是弱类型；python是动态类型，却是强类型。2020-09-1422
核桃我是学Rust的，Rust中特别强调生命周期，可变引用，不可变引用这些概念，一开始觉得好像和其他语言差不多，但是学着写了一些代码之后才发现，其实差异会很大，Rust是无gc的，但是又没有C/C++那种高度自由，所以做了很多折中和规矩，因此像Rust的编译原理，后面有机会也想深入了解一下。2022-06-06- hilltsui老师你好，请问老师你文中说运行程序时机机械码不区分数据类型，但为什么cpu 存在整型运算和浮点运算单元的区别？常说的fpu 。2022-02-251
- 爱笑的布谷鸟宫老师，类型系统的目的，就是为了做类型检查，这样理解对吗？2021-11-21
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