靜態(tài)類型和動態(tài)類型有什么區(qū)別伍绳？

編程語言按照類型檢查可以分為兩大類：靜態(tài)類型 (Static Typing) 和 動態(tài)類型 (Dynamic Typing)砍聊。在現(xiàn)在比較流行的這些語言里页藻，靜態(tài)類型的代表人物有 Java桨嫁、C/C++、Golang 等份帐，動態(tài)類型有 Python璃吧、Ruby 等。

靜態(tài)類型和動態(tài)類型有什么區(qū)別呢废境？為什么在程序語言設(shè)計(jì)時要考慮是靜態(tài)還是動態(tài)畜挨？在寫代碼時筒繁，Python 寫起來簡潔，效率高巴元，可能100行 Java 的程序10行 Python 就能搞定毡咏，所以以前我覺得靜態(tài)類型的語言有點(diǎn)太死板了，不如動態(tài)類型的逮刨。但是經(jīng)過這段時間編程語言的學(xué)習(xí)呕缭，不能說一個比另一個好，個有所長吧修己。這篇文章從3個角度恢总、6個方面對比靜態(tài)類型和動態(tài)類型。

為什么會有靜態(tài)類型/動態(tài)類型的概念睬愤？

程序都需要進(jìn)行錯誤的檢查片仿。比如 3 / 0，這個程序會有錯誤戴涝，我們應(yīng)該在什么時候進(jìn)行檢查呢滋戳？

在寫程序時钻蔑，只要編輯器里出現(xiàn)除以0啥刻，報(bào)錯。
在編譯時咪笑，如果檢查到了除以0可帽，報(bào)錯。
在程序運(yùn)行時窗怒，運(yùn)行到了除以9映跟，報(bào)錯。
不報(bào)錯扬虚，返回?zé)o窮大 (+inf.0)努隙。

不同的語言設(shè)計(jì)上會選擇在這4個過程中不同時候去報(bào)錯。靜態(tài)類型和動態(tài)類型的區(qū)別在于什么時候報(bào)類型的錯誤辜昵？荸镊，比如說 3 / "a“，靜態(tài)類型多是在編譯時堪置，動態(tài)類型多是在程序運(yùn)行時躬存。怎么報(bào)類型的錯誤呢？語言里會有類型檢查的機(jī)制舀锨，類型檢查的目的是避免程序發(fā)生一些事情岭洲。

編程語言在設(shè)計(jì)時，要考慮 什么程序要類型檢查坎匿？盾剩，怎么執(zhí)行類型檢查雷激？。靜態(tài)類型和動態(tài)類型是這兩個問題不同回答的產(chǎn)物告私。

從寫代碼的角度對比

方便性 Convenience

靜態(tài)類型更好：靜態(tài)類型比較方便侥锦，因?yàn)椴挥萌z查 x 是不是 number，* 默認(rèn)只能是 number德挣。

; Racket
(define (cube x) 
  (if (not (number? x)) 
      (error "bad arguments")
      (* x x x)))

(* ML *)
fun cube x = x * x * x

動態(tài)類型更好：動態(tài)類型比較方便恭垦，因?yàn)橐粋€函數(shù)可以根據(jù)需要返回不同的類型。靜態(tài)類型卻需要去構(gòu)造一個新的數(shù)據(jù)類型才能實(shí)現(xiàn)格嗅。

; Racket
(define (f y) (if (> y 0) (+ y y) "hi"))
  
  
(* ML *)
datatype t = Int of int | String of string
fun f y = if y > 0 then Int(y+y) else String "hi"

fun foo x = case f x of
        Int i => Int.toString i
          | String s => s

更早的發(fā)現(xiàn)錯誤 Catching bugs earlier

靜態(tài)類型在編譯時就能發(fā)現(xiàn)類型上的錯誤番挺，都不用寫 tests，可以比動態(tài)類型更早的找到 bug屯掖。

但是喜歡動態(tài)類型的人會說玄柏，靜態(tài)類型只能找到"簡單"的錯誤，還是需要寫單元測試的贴铜，在寫單元測試時粪摘，肯定就能發(fā)現(xiàn)這些"簡單"的錯誤了。

性能 Performance

靜態(tài)類型的程序在運(yùn)行時更快绍坝，因?yàn)樵诰幾g時已經(jīng)進(jìn)行了檢測徘意，不需要去儲存和檢測類型，可以節(jié)省程序運(yùn)行的時間和空間轩褐。

但是喜歡動態(tài)類型的人會說椎咧，動態(tài)類型在性能很關(guān)鍵的部分，可以有一些辦法去優(yōu)化類型的儲存和檢測把介，比如說 (let ([x (+ y y)]) (* x 4))勤讽，有兩個 y，可以只檢測一個拗踢，4 是一個整數(shù)脚牍，不需要檢測，x 是 y + y 的結(jié)果巢墅，所以后面的那個 x 也可以不用檢測诸狭。通過這些方式可以對程序進(jìn)行一些優(yōu)化，而不需要像靜態(tài)類型一樣要受到各種類型的限制砂缩。

代碼重用 Code Reuse

動態(tài)類型更好：動態(tài)類型代碼重用率更高作谚，因?yàn)闆]有嚴(yán)格的類型系統(tǒng)，代碼可以被不同類型的數(shù)據(jù)重用庵芭。一個最簡單的例子

# Ruby
def double x
    x + x
end

x 可以是數(shù)字妹懒，把數(shù)字翻倍。x 可以是 string双吆，把兩個 string 連在一起眨唬。

動態(tài)類型中一個 list 里可以有不同的類型的數(shù)據(jù)会前，在循環(huán)遍歷時會，能重用更多代碼匾竿。

靜態(tài)類型更好：靜態(tài)類型也有代碼重用的很多方法瓦宜，比如泛型，子類型等等岭妖。而且一個 list 只有一種類型的數(shù)據(jù)临庇，可以避免一些難找的bug，也可以避免因?yàn)轭愋妥杂啥鵀E用一些庫昵慌。

原型開發(fā) Prototyping

動態(tài)類型更好：動態(tài)類型更適合原型開發(fā)假夺，因?yàn)樵?Prototyping 時，不一定知道確切的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)斋攀，類型上的自由可以不用在做原型時就確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已卷，導(dǎo)致了要一直不斷的去滿足類型的檢查，降低了原型開發(fā)的效率淳蔼。

靜態(tài)類型更好：雖然效率上不一定比的上動態(tài)類型侧蘸，靜態(tài)類型能更好的記錄整個系統(tǒng)在 Prototyping 的過程中，可以知道整個過程數(shù)據(jù)類型鹉梨、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是怎么變化的讳癌。如果是跟之前完全不相關(guān)的代碼，可以直接重寫俯画，不需要在之前的做更改析桥。在之前代碼不確定的地方，可以用一些表示所有其他類型的方法艰垂，比如 | _ => raise Unimplemented。

再開發(fā)和維護(hù) Evolution & Maintaince

動態(tài)類型更好：在更改代碼時埋虹，可以把代碼能接受的變得更"寬"猜憎，比如說修改函數(shù)返回類型，調(diào)用的代碼如果對返回類型沒有問題搔课，可以不用更改胰柑。靜態(tài)類型必須要更改所有調(diào)用的代碼，不能進(jìn)行局部的測試爬泥。

靜態(tài)類型更好：動態(tài)類型的不用更改舊代碼是一個隱患柬讨，坊間流傳動態(tài)類型是「寫時一時爽，重構(gòu)火葬場」袍啡，靜態(tài)類型的類型檢查會列出所有需要更改的地方踩官，可以避免一些隱藏的bug。

總結(jié)

經(jīng)過這些對比境输，可以看出靜態(tài)類型和動態(tài)類型各有所長蔗牡，不能簡單粗暴的說一種比另外一種更好颖系。個人而言，我覺得動態(tài)類型更適合比較小的程序辩越，像 Python嘁扼，Ruby，做為腳本語言黔攒，能簡單快速的寫完對文件的處理等趁啸。動態(tài)類型 Java 和 C++ 則能過支持大型的軟件工程項(xiàng)目。

當(dāng)然具體選擇靜態(tài)類型或者動態(tài)類型督惰，取決于想要什么時候做類型檢查莲绰？想要什么樣的語言特性，并且應(yīng)該知道選擇的 trade-off 是什么樣的姑丑。

Reference

Coursera Programming Languages, Part B Week 3

靜態(tài)類型和動態(tài)類型有什么區(qū)別抱怔？

靜態(tài)類型和動態(tài)類型有什么區(qū)別？