Python 到底是强类型语言，还是弱类型语言？-外链论坛

m5k1umn 发表于 2024-8-17 07:42:19

Python 到底是强类型语言，还是弱类型语言？

<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/39f21bb1c067453697ab1f052dec1e94~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723888404&x-signature=2ejyM%2BZ%2B9BdvBzItx1ki%2FgV4U34%3D" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">0、前言</h1>
我在上一篇文案中分析了 为何 Python 无 void 类型的专题，在文案发布后，有读者跟我讨论起了另一个关于类型的问题，然则，咱们火速就显现了重大歧义。
咱们重点的歧义就在于：Python 到底是不是强类型语言？ 我认为是，而他认为不是。
他写了一篇很长的文案《谁告诉的你们Python是强类型语言！站出来，保准不打你！》，专门重申了他的观点，但可惜错漏百出。
我曾有想法要写写关于 Python 类型的问题，此刻借着这个机会，就来系统地梳理一下吧。
（PS：在我写作进行到差不多一半的时候，微X读者群里恰好亦讨论到“强弱类型”的专题！在与大众讨论时，我的有些想法得到了验证，同期我亦学到了很多新知识，因此本文的部分内容有群友们的功劳，特此鸣谢！）
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">1、动静类型与强弱类型</h1>
非常多读者应该都熟练动态类型与静态类型，然则非常多人亦会把它们跟强弱类型混为一谈，因此咱们有必要先作一下概念上的澄清。
这两组类型都是针针对编程语言而言的，但关注的核心问题区别。
针对“动静类型”概念，它的核心问题是“什么时候晓得一个变量是哪种类型”？
通常而言，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){…}”，在编译时就能确定晓得它的参数和返回值是 int 类型，因此是静态类型；而典型如 Python，定义函数时写“def func(a):…”，并不晓得参数和返回值的类型，仅有到运行时调用函数，才最后确定参数和返回值的类型，因此是动态类型
针对“强弱类型”概念，它的核心问题是“区别类型的变量是不是准许隐式转化”？
通常而言，编译器有很少（恰当）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，亦便是说，编译器按照运用场合，对两种区别类型的对象分别做了隐式的类型转化，然则类似的写法，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，下文会再说到有些恰当的转化。）
根据以上的定义，有人将平常的编程语言画了一张归类图：
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/380c2553c6244be6aa3b7a22404739ee~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723888404&x-signature=IjC%2BhIP0fxmkZH9GxIr%2FAzjZUQA%3D" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>
按强弱类型维度的划分，能够归纳出：强类型：Java、C#、Python、Ruby、Erlang（再加GO、Rust）……弱类型：C、C++、Javascript、Perl、PHP、VB……<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">2、过去的强弱类型概念</h1>
动静类型的概念基本上被大众所认可，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非常多的争议。此处就不作陈列了。
为何会有那样多争议呢？
最重点的原由之一是有人把它与动静类型混用了。
最显著的一个例子便是 Guido van Rossum 在 2003 年参加的一个访谈，它的专题恰好是关于强弱类型的（Strong versus Weak Typing）：
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/8794fc488fca4a6e8e1e0737879e6a7b~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723888404&x-signature=nsGT0jMSqiO8SnNc6FV4MUZcwYE%3D" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>
然则，她们谈论的显著只是动静类型的区别。
访谈中还引述了 Java 之父 James Gosling 的话，从他的表述中亦能看出，他说的“强弱类型”其实亦是动静类型的区分。
另一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“强类型然则弱检测”的语言。倘若对照成前文的定义，那他其实指的是“静态类型弱类型”。
为何这些大佬们会有混淆呢？
其实原由亦很简单，那便是在当时还无知道的动静类型与强弱类型的概念之分！或说，那时候的强弱类型指的便是动静类型。
维基百科上给出了 1970 年代对强类型的定义，基本能够还原成前文说到的静态类型：
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." 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."
前面几位编程语言之父应该便是持有类似的观念。
不外，大佬们亦认识到了当时的“强弱类型”概念并不充分准确，因此 Dennis Ritchie 才会说成“强类型然则弱检测”，况且在访谈中，Guido 亦尤其强调了 Python 不该该被叫作为弱类型，而应该说是运行时类型（runtime typing） 。
然则在那个初期年代，基本上强弱类型就等同于动静类型，而这般的想法迄今仍在影响着非常多人。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">3、此刻的强弱类型概念</h1>
初期针对编程语言的归类其实是混杂了动静与强弱两个维度，然则，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，因此呢就必须有更为知道/丰富的定义。
有人提出了“type safety”、“memory safety”等区分维度，亦显现了静态检测类型和动态检测类型，与强弱类型存在必定的交集。
直到显现 2004 年的一篇集大成的学术论文《Type Systems》（出自微软科研院，作者 Luca Cardelli），专门科研编程语言的区别类型系统：
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/d1bc0eec9d534ff4b999364d45183a6b~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723888404&x-signature=C7cgbIk5efAERaVX3POhWlIBe2Y%3D" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>
论文中针对强弱检测（亦即强弱类型）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.其关键则是程序针对 untrapped errors 的检测强度，在某些实质已出错的地区，弱类型程序并不作捕捉处理，例如 C 语言的有些指针计算和转换，而《C 程序员十诫》的前几个都是弱类型引起的问题。
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/cc18c3b31ba740a09b0a0c3ee0682369~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723888404&x-signature=lFbfUlplf3M881WwDB5WqLdzKC0%3D" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>
论文针对这些概念的定义还是比较抽象的，因为未捕捉的错误（untrapped errors）大大都是因为隐式类型转换导致，因此又演化出了第1节中的定义，以隐式类型转换做为判断标准。
如今将“对隐式类型转换的容忍度”做为强弱类型的归类标准，已然是非常多人的共识（虽然不足全面，况且有有些区别的声音）。
例如，维基百科就把隐式类型转换做为弱类型的重点特点之一：
A weakly typed language has looser typing rules and may produce unpredictable results or may perform implicit type conversion at runtime.
例如，以 Python 为例，社区的主流看法认为它是强类型语言，而判断的标准亦是看隐式类型转换。
例子有非常多，例如 Python 官方的 wiki，它专门回答了Why is Python a dynamic language and also a strongly typed language ，给出了 4 个答案，为 Python 的“动态强类型”定性：
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/17ed4dbfdfa44afbb0db826076edc3bf~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723888404&x-signature=Ed3mq17of6CUtPa2x09t%2BWacNOs%3D" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>
再例如，在《流畅的Python》第11章的杂谈中，亦专门说到了强弱类型的归类。（它的用语是“很少隐式类型转换”，算是比较严谨的，然则亦错误地把 C++ 归为了强类型。）
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">4、Python 是不是强类型语言？</h1>
关于“Python 是不是属于强类型”专题，在主流观点之外，还存在着不少误解的看法。
一方面的原由有些人混用了强弱类型与动静类型，这有历史的原由，前面已然分析了。
另一还有一个一样重要的原由，即有人把弱类型等同于“完全无隐式类型转换”了，这种想法并不对。
事实上，强弱类型的概念中包括着部分相对主义的含义，强类型语言中亦可能有隐式类型转换。
例如，Rust 语言为了实现“内存安全”的设计哲学，设计了很强大的类型系统，然则它里面亦有隐式类型转换（自动解引用）。
问题在于：怎么样的隐式类型转换是在恰当范围内的？以及，某些表面的隐式类型转换，是不是真的是隐式类型转换？
回到 Python 的例子，咱们能够分析几种典型的用法。
例如，"test"*3 这种字符串“乘法”运算，虽然是两种类型的操作，然则并不触及隐式类型转换转化。
例如，x=10; x="test" 先后给一个变量区别类型的赋值，表面上看 x 的类型变化了，用 type(x) 能够判断出区别，然则，Python 中的类型是跟值绑定的（右值绑定），并不是跟变量绑定的。
变量 x 准确地说只是变量名，是绑定到实质变量上的一个标签，它无类型。type(x) 判断出的并不是 x 本身的类型，而是 x 指向的对象的类型，就像内置函数 id(x) 算出的亦不是 x 本身的位置，而是实质的对象的位置。
例如，1 + True 这种数字与布尔类型的加法运算，亦无出现隐式类型转换。由于 Python 中的布尔类型其实是整型的子类，是同一种类型！（倘若有疑问，可查阅 PEP-285）
再例如，整数/布尔值与浮点数相加，在 Python 中亦不必须作显式类型转换。然则，它的实现过程其实是用了数字的__add__() 办法，Python 中一切皆对象，数字对象亦有自己的办法。（其它语言可不必定）
亦便是说，数字间的算术运算操作，其实是一个函数调用的过程，跟其它语言中的算术运算有着本质的区别。
另一，区别的数字类型虽然在计算机存储层面有很大差异，但在人类眼中，它们是同一种类型（宽泛地分），因此就算出现了隐式类型转换，在规律上亦是可以接受的。
最后，还有一个例子，即 Python 在 if/while 之后的真值判断，我之前分析过它的实现原理，它会把其它类型的对象转化成布尔类型的值。
然则，它实质上亦只是函数调用的结果（__bool__() 和 __len__()），是经过计算而得出的恰当结果，并不属于隐式的强制类型转换，不在 untrapped errors 的范畴里。
因此，严格来讲，前面 5 个例子中都无出现类型转换。 浮点数和真值判断的例子，直观上看是出现了类型转换，但它们其实是 Python 的特性，是可控的、符合预期的、并无对原有类型导致破坏。
退一步讲，若放宽“隐式类型转换”的含义，认为后两个例子出现了隐式类型转换，然则，它们是经过严谨的函数调用过程实现的，亦不会显现 forbidden errors，因此还是属于强检测类型。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">5、其它关联的问题</h1>
前文对概念的含义以及 Python 中的表现，作了细致的分析。接下来，为了规律与专题的完整性，咱们还必须回答几个小问题：
（1）能否以“隐式类型转换”做为强弱类型的分类依据？
知道的归类定义应该以《Type Systems》为准，它有一套针对区别 error 的归类，强弱类型其实是针对 forbidden errors 的处理归类。隐式类型转换是其显著的特征，但并不是所有，亦不是独一的判断依据。
本文为了方便理解，运用这个重点特征来划分强弱类型，然则要强调，强类型不是无隐式类型转换，而是可能有很少且恰当的隐式类型转换。
（2）假如有其它解释器令 Python 支持广泛的隐式类型转换，那 Python 还是强类型语言么？
语言的标准规范就像是法律，而解释器是执法者。倘若有错误的执法解释，那法律还是那个法律，应该改掉错误的执法行径；倘若是法律本身有问题（造成为了解释歧义和矛盾，或该废弃），那就应该修改法律，保准它的确定性（要么是强类型，要么是弱类型）。
（3）为何说 Javascript 是弱类型？
由于它的隐式类型转换非常多、非常繁杂、非常过分！例如，Javascript 中123 + null 结果为 123，123 + {} 结果为字符串“123”。
另一，它的双等号“==”除了有基本的比较操作，还可能出现多重的隐式类型转换，例如true== 判断出的结果为 false，而true== 的结果是 true，还有[]==![] 和==false 的结果都为 true……
（4）C++ 是不是弱类型语言？
前文说到《流畅的Python》中将 C++ 归为强类型，但实质上它应该被归为弱类型。C++ 的类型转换是个非常繁杂的专题，@樱雨楼小姐姐曾写过一个系列文案做了系统论述，文案位置：怎样解决 C++ 中繁杂的类型转换？、详解 C++ 的隐式类型转换与函数重载！、谁说 C++ 的强制类型转换很难懂？
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">6、小结</h1>
强弱类型概念在网上有比较多的争议，不仅在 Python 是如此，在 C/C++ 之类的语言更甚。
其实在学术上，这个概念早已有知道的定义，况且事实上亦被非常多人所接纳。
哪些反对的声音大大都是由于概念混用，由于她们忽略了另一种对语言进行归类的维度；同期，还有一部分值得重视的原由，即不可认为强类型等于“完全无隐式类型转换”或“只要无xxx隐式类型转换”。
本文介绍了社区中对 Python 的主流归类，同期对几类疑似隐式类型转换的用法进行了分析，论证出它是一种强类型语言。
文案表现了作者一贯的刨根问底精神，这是“Python为何”系列文案的风格，倘若你爱好本文，欢迎订阅关注！
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">关联链接</h1>
 谁告诉的你们Python是强类型语言！站出来，保准不打你！:https://blog.csdn.net/nokiaguy/article/details/108218260

 Strong versus Weak Typing: https://www.artima.com/intv/strongweak.html
 https://en.wikipedia.org/wiki/Strong_and_weak_typing#cite_note-2
 https://en.wikipedia.org/wiki/Strong_and_weak_typing#cite_note-3
 Type Systems: http://lucacardelli.name/Papers/TypeSystems.pdf
 C 程序员十诫: http://doc.cat-v.org/henry_spencer/ten-commandments

 Why is Python a dynamic language and also a strongly typed language: https://wiki.python.org/moin/Why%20is%20Python%20a%20dynamic%20language%20and%20also%20a%20strongly%20typed%20language
 PEP-285: https://github.com/chinesehuazhou/peps-cn/blob/master/StandardsTrack/285--%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E5%B8%83%E5%B0%94%E7%B1%BB%E5%9E%8B.md
 Type Systems: http://lucacardelli.name/Papers/TypeSystems.pdf
 Python为何: https://github.com/chinesehuazhou/python-whydo

九天一剑 发表于 2024-8-20 18:37:46

楼主的文章非常有意义，提升了我的知识水平。

nuanhome 发表于 2024-9-10 03:39:41

这夸赞甜到心里，让我感觉温暖无比。

nqkk58 发表于 2024-10-8 13:06:04

外链论坛的成功举办，是与各位领导、同仁们的关怀和支持分不开的。在此，我谨代表公司向关心和支持论坛的各界人士表示最衷心的感谢！

b1gc8v 发表于 2024-10-13 10:37:39

太棒了、厉害、为你打call、点赞、非常精彩等。

j8typz 发表于 2024-11-12 07:17:23

你的见解独到，让我受益匪浅，非常感谢。

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