Tipizzazione nella programmazione: obiettivi e gestione dei tipi di dato

Tipizzazione

Complementi di Programmazione CdL Informatica - Università degli studi di Modena e Reggio Emilia AA 2024/2025 Angelo FerrandoTipo di dato - Un programma manipola dati attraverso istruzioni - Instruzioni

• Indicano l'operazione da compiere su dati di un certo tipo
• Tipo
• Indica cosa rappresenta il dato (e di conseguenza che operazioni sono permesse)Tipo di dato La stessa istruzione (da un punto di vista sintattico) può assumere differenti semantiche in base al tipo di dato: 1+3 ‘a'+'b' Il tipo di dato è fondamentale per determinare il risultato di un'istruzioneTipo di dato All'interno del programma, un dato viene identificato con un nome. Il programmatore utilizza il nome ma deve sapere:
• Il tipo (per non indicare operazioni sbagliate)
• Dimensione in memoria (per non saturarla)
• Scope e tempo di vita dell'entità (per sapere quando utilizzarla)

Obiettivi della tipizzazione

L'uso della tipizzazione permette di scoprire codice privo di senso/illecito

• Nei linguaggi compilati viene fatto a compile time
• Si prevengono errori dovuti ai tipi
• Es. in C
• 3 / "Ciao" non è consentito (divisione tra intero e stringa)
• Il programma non compila Alcune espressioni vengono però automaticamente convertite (casting). Es. 'a'/5

Ottimizzazioni

• Alcune operazioni possono essere eseguite in maniera più efficiente
• Es. x*2 può essere eseguita con uno shift di bit
• Per eseguire tali ottimizzazioni è necessario che il compilatore/interprete sappiano il tipo di dato

Astrazione

• La tipizzazione è utile anche al programmatore
• Non deve preoccuparsi di come sia rappresentato il dato (se non in casi estremi)
• Non deve preoccuparsi che una stringa in realtà siano byte
• Non deve preoccuparsi se la macchina usi la rappresentazione little/big endian

Interfacce

• La tipizzazione è utile per definire interfacce
• Gli argomenti tipizzati sono più esplicativi
• Prevengono il passaggio di dati sbagliati

Type Check

• L'uso della tipizzazione permette di scoprire codice privo di senso/illecito
• Nei linguaggi compilati viene fatto a compile time
• Si prevengono errori dovuti ai tipi
• Es. in C
• 3 / "Ciao" non è consentito (divisione tra intero e stringa)
• Il programma non compila Alcune espressioni vengono però automaticamente convertite (casting). Es. 'a'/5 E nei linguaggi dinamici?

Pro Linguaggi Dinamici

• Tipizzazione dinamica: In un linguaggio dinamico, non è necessario dichiarare esplicitamente il tipo di una variabile durante la sua creazione. Il tipo di una variabile può cambiare durante l'esecuzione del programma.

Type Check - Linguaggi Dinamici

• Avviene a runtime (non è possibile determinare a priori il tipo di dato)
• Più flessibile
• Minor gestione di tutti i casi possibili
• Maggiore overhead
• Possibilità di errori a runtime
• Possibilità di comportamenti non previsti
• Necessità di maggior controlli
• Necessità di gestioni degli errori

Type Check - Recap

• Statico
• Identifica errori a tempo di compilazione
• Previene errori a runtime
• Più performante
• Dinamico
• Più flessibile: costrutti illegali in linguaggi statici (ES. y=5; y='ciao')
• Più rapida prototipazione

Tipizzazione forte

l linguaggio di programmazione impone rigorosamente regole sulla conversione dei tipi di dati e sulla compatibilità dei tipi.

• Conversioni esplicite
• Operazioni solo tra tipi compatibili
• Obbligo di dichiarare il tipo delle variabili

Tipizzazione debole

il linguaggio può consentire conversioni implicitamente tra tipi di dati e può essere più permissivo nella gestione dei tipi.

• Conversioni implicite
• Operazioni permesse tra tipi incongruenti
• Le variabili possono non avere un tipo esplicito

Tipizzazione debole - Esempio 1

il linguaggio può consentire conversioni implicitamente tra tipi di dati e può essere più permissivo nella gestione dei tipi.

• Conversioni implicite
• Operazioni permesse tra tipi incongruenti
• Le variabili possono non avere un tipo esplicito a = 3; b = '58'; a+b = ?

Tipizzazione debole - Esempio 2

il linguaggio può consentire conversioni implicitamente tra tipi di dati e può essere più permissivo nella gestione dei tipi.

• Conversioni implicite
• Operazioni permesse tra tipi incongruenti
• Le variabili possono non avere un tipo esplicito a = 3; b = '58'; a+b = ? In C, b è un puntatore -> aritmetica dei puntatori

Tipizzazione debole - Esempio 3

il linguaggio può consentire conversioni implicitamente tra tipi di dati e può essere più permissivo nella gestione dei tipi.

• Conversioni implicite
• Operazioni permesse tra tipi incongruenti
• Le variabili possono non avere un tipo esplicito a = 3; b = '58'; a+b = ? In Java, a è convertito in stringa -> '358'

Tipizzazione debole - Esempio 4

il linguaggio può consentire conversioni implicitamente tra tipi di dati e può essere più permissivo nella gestione dei tipi.

• Conversioni implicite
• Operazioni permesse tra tipi incongruenti
• Le variabili possono non avere un tipo esplicito a = 3; b = '58'; a+b = ? In Perl, b è convertito in intero -> 61

Tipizzazione debole - Esempio 5

il linguaggio può consentire conversioni implicitamente tra tipi di dati e può essere più permissivo nella gestione dei tipi.

• Conversioni implicite
• Operazioni permesse tra tipi incongruenti
• Le variabili possono non avere un tipo esplicito a = 3; b = '58'; a+b = ? In Python -> Errore!

Tipizzazione safe

Un linguaggio di programmazione è considerato adottare una tipizzazione safe dei dati se impedisce che un'operazione di casting implicito causi un crash. a = 3; b = '58'; a+b = ? In Perl, b è convertito in intero -> 61

Tipizzazione unsafe

Un linguaggio di programmazione è considerato adottare una tipizzazione unsafe dei dati se non impedisce che un'operazione di casting implicito causi un crash. a = 3; b = '58'; a+b = ? In C, b è un puntatore -> aritmetica dei puntatori (fuori range)