Tema 8: Tipos de datos. Sesión 24: Tipos de datos (1)

Transcripción

1 Tema 8: Tipos de datos Sesión 24: Tipos de datos (1)

2 Referencias Programming Languages Pragmatics: Capítulo 7, apartados 7.1 (Type Systems) y 7.2 (Type Checking) Programming in Scala: Capítulo 5 (Basic Types and Operations) y capítulo 11 (Scala's Hierarchy)

3 Indice Conceptos generales sobre tipos de datos Clasificación de tipos Subtipos Polimorfismo Chequeo de tipos Tipos paramétricos en Scala

4 Tipos en los lenguajes de programación Los bytes que se almacenan en la memoria de un computador no tienen tipos de datos: son sólo ceros y unos que se interpretan en función de las instrucciones ejecutadas. El lenguaje ensamblador tampoco tiene el concepto de tipo, son los lenguajes de alto nivel los que lo introducen

5 Tipos en los lenguajes de programación Propósitos principales de los tipos: Proporcionar contexto implícito en muchas ocasiones, de forma que el programador no tenga que hacerlo explícito. Aumenta la legibilidad y la expresividad de los programas (se pueden decir más cosas con menos líneas de código). Permiten comprobar errores en programas sintácticamente correctos, limitando la cantidad de fallos que se pueden cometer al desarrollar

6 Tipos en los lenguajes de programación: contexto implícito Por ejemplo, en C, la expresión a + b se compila distinto dependiendo del tipo a y b. En Scala la información de los tipos de datos se utiliza para inferir el tipo de las variables y realizar la compilación a byte codes de Java def factorial(x: BigInt): BigInt = if (x == 0) 1 else x * factorial(x-1) La función anterior es muy fácil de leer. El hecho de utilizar una x de tipo BigInt permite calcular el factorial de números grandes. En la función se utilizan operadores como * y - sin tener que realizar conversiones de tipos. Y se utilizan las constantes 0 y 1 que, en principio, son de tipo Int. Parece que estamos utilizando tipos normales y no clases.

7 Tipos en los lenguajes de programación: contexto implícito Scala transforma el programa anterior en un programa equivalente, utilizando la declaración de la función para saber que x es un objeto de la clase BigInt y la clase de Java java.math.biginteger: import java.math.biginteger def factorial(x: BigInteger): BigInteger = if (x == BigInteger.ZERO) BigInteger.ONE else x.multiply(factorial(x.subtract(biginteger.one))) El primer programa es mucho más expresivo que el segundo.

8 Tipos en los lenguajes de programación: comprobación de errores Permiten comprobar errores en programas sintácticamente correctos, limitando la cantidad de fallos que se pueden cometer al desarrollar def sumastrings(a: String, b: String) = { a+b } var x: Int = 1 var y: Int = 2 sumastrings(x,y)!!error!!

9 Tipos de variables y de objetos Dos interpretaciones para los tipos de datos: Tipos declarados para los elementos del lenguaje (variables, parámetros, funciones, etc.) Tipos de los objetos que se crean en tiempo de ejecución y que se almacenan en las variables, se pasan como parámetros o se devuelven en una función. Ambos elementos pueden ser distintos, como en el siguiente ejemplo de Scala: var x: AnyVal = 1.0 El tipo de la variable es AnyVal y el tipo del valor guardado en ella es Double

10 Tipos de variables y de objetos Puede no existir tipo para las variables. En Scheme y otros lenguajes débilmente tipeados las variables, parámetros y funciones no se declaran de un tipo; su tipo puede cambiar en tiempo de ejecución: (define a "hola") (set! a (cons 1 2)) (define (suma a b) (+ a b)) (suma ) (suma (/ 2 3) (/ 1 3)) (define a 1.0) (+ a hola ) +: expects type <number> as 2nd argument, given: hola Pero los objetos guardados en las variables sí que tienen un tipo definido. El intérprete comprueba en tiempo de ejecución que los tipos de los objetos y las operaciones son compatibles

11 Definición de tipo Un tipo es un metadato sobre una estructura del lenguaje (variable u objeto) que define el tipo de dato que vamos a poder guardar en ella. Esta definición especifica de forma implícita el tipo de operaciones que vamos a poder realizar sobre los datos.

12 Tipos en Scala Scala es un lenguaje estáticamente tipeado: todas las variables, parámetros, funciones, etc. tienen un tipo definido La forma de declarar el tipo de una estructura es utilizando dos puntos (:) var x: String = "Hola" def makeplural(c: String): String = { c+"s" }

13 Tipos en Scala Scala realiza una inferencia de tipos a partir de las expresiones y podemos no declarar los tipos de las estructuras (en los parámetros de las funciones es obligatorio): var x = "Hola" def makeplural(c: String) = { c+"s" } La inferencia de tipos de Scala es una idea que toma de los lenguajes de programación funcional ML y Haskell.

14 Sistemas de tipos Un sistema de tipos consiste en: Un mecanismo para definir tipos y asociarlos con ciertas construcciones del lenguaje Un conjunto de reglas que definen la equivalencia de tipos, compatibilidad de tipos y la inferencia de tipos.

15 Chequeo de tipos El chequeo de tipos es el proceso por el que se asegura que el programa obedece las reglas de compatibilidad de tipos Un error se denomina una colisión de tipos (type clash en inglés) El chequeo de tipos se puede hacer en tiempo de compilación (lenguaje estáticamente tipeado) y/o en tiempo de ejecución Por ejemplo, lenguajes como Ada, Pascal, Scala o Java realizan una gran parte del chequeo de tipos en tiempo de compilación Lenguajes de script como Python, Ruby o Scheme realizan el chequeo de tipos en tiempo de ejecución Otros lenguajes como ensamblador o C no chequean los tipos en tiempo de ejecución

16 Clasificación de tipos Booleano Carácter Tipos numéricos Tipos enumerados Tipos de subrango Tipos compuestos

17 Clasificación de tipos Tipos compuestos: Registros Registros variantes (uniones) Arrays Conjuntos Listas Ficheros

18 Booleanos Los tipos booleanos (true y false) existen en la mayoría de lenguajes de programación En C no; 1 representa true y 0 false En Scala: var finallista: Boolean = false

19 Carácter En los lenguajes más antiguos (C, Pascal, ) el tipo carácter tiene un byte de tamaño y guardan el código ASCII del carácter Los lenguajes más modernos (Java, C#, Scala, ) tienen dos bytes y guardan el código Unicode del carácter En Scala: var a: Char = 'A' var c = '\101' ; número octal var c = '\u0041' ; número hexadecimal var backslash = '\\'