一次搞懂動態類型/靜態類型、強類型/弱類型

第一堂資訊課時，電腦老師總會（應該吧）說「C++ 是靜態 & 弱類型語言、Python 是動態 & 強類型語言」。

但 C++ 又哪裏「靜態」？Python 又為何是「強類型」？

這篇文章，我想談談「動態/靜態類型」、「強/弱」語言之間的差異。

動態類型 & 靜態類型

所有語言皆可分成兩種：動態類型（Dynamic Typed）語言 和 靜態類型（Statically Typed）語言。

動態類型（Dynamic Typed）

x = 1
# 這時候 x 的 type 是 int，
print(1) # 1

x = "hello"
# 這時候 x 的 type 是 str
print(x) # x

在動態類型語言中，一個變數的 type 可以反覆更改。在上面 Python 的範例中，x 一開始的 type 是 int。經過更改後，type 則變成 str。

動態類型語言有 Python、JavaScript、Ruby、Lua、PHP、Perl、Racket/Scheme 等。

幾乎所有的動態語言都經由直譯執行，只有少數語言（例如 Common Lisp 和 Racket）可以直接編譯成執行檔。

優點

因爲不必手動標記類型 & 確定變數類型，所以很容易糊出一個程式的原型。不少公司的產品最初都由動態語言編寫，而後才轉到靜態語言。

Facebook 最初是由 PHP 寫成，後來才陸續有了 C++、Java 等其他語言。

因爲對 function 的參數沒有類型要求，所以動態語言容易實現「泛型」。

def add(a, b):
    return a + b

int add(int a, int b) {
    return a + b
}

double add(double a, double b) {
    return a + b
}

靜態類型（Statically Typed）

int main() {
    int n = 2;
    n = "String" // 報錯，n 不能賦值爲 "String"
}

相較之下，靜態語言的變數類型在初始化時便決定，之後也無法再度更改。

早期的靜態語言（C、C++、Java）必須手動寫出類型標記（範例中的 int），但近二十年出現的靜態語言（C#、Kotlin、Rust、Swift）都支持類型推導（Type Inference），編譯器會幫你判斷變數的類型。

比如說在 Rust 能這樣寫：

fn main() {
    let x = 20; // Rust 知道 x 的類型是 i32
    println!("{}", x);
}

常見的靜態語言有 C/C++、Java、C#、Rust、Swift、Haskell、OCaml、Kotlin、Golang 等。

大部分的靜態語言都採用編譯執行，不過也有一些語言（如 OCaml）可以直譯執行。

優點

因爲變數的類型無法更改，所以編譯器能提前找出可能的類型錯誤。

因此大部分大公司的大 project 都由靜態語言寫成。

因爲靜態語言容易編譯成執行檔，速度較多數採直譯的動態語言快。

因爲編譯器可以由程式中推出變數的類型、一個 class 有哪些函數，所以普遍而言 IDE 對靜態語言的支持較好。

不過這點在 Microsoft 搞出 LSP 後差距減少不少。