关于类型：动态类型语言如何工作？


How do dynamically typed languages work?

今天我学习了动态类型编程语言在运行时进行类型检查，而不是在编译时进行静态类型检查(如果我错了，请纠正我)。我想知道的是，在运行时，动态类型语言是如何发现类型的，以及它是如何工作的？而且动态类型语言也被称为值类型语言，在动态类型语言的情况下，类型与值相关联意味着什么？

由于我是一个初学者，我的问题会成为你们中的一些人的一个不好的问题，请试着从我的角度思考，我刚刚开始，我在任何地方都找不到这个答案。

更新

从类型系统的维基百科页面

Implementations of dynamically type-checked languages generally associate each runtime object with a"type tag" (i.e. a reference to a type) containing its type information. This runtime type information (RTTI) can also be used to implement dynamic dispatch, late binding, downcasting, reflection, and similar features.

现在什么是类型标记，它是如何工作的，我的意思是如果你能告诉我它在内存中是如何表示的？

这取决于实现。下面是关于实现如何决定表示值的三个粗略示例。好的。

术语说明：我将使用"value"这个词来讨论作为参数传递给函数、放入字段等的位。在许多情况下，一个值可能是或包括指向其他地方额外内存的指针。好的。1:带类型标记头的指针

在这个实现中，一个值仅仅是指向内存中一个对象的指针，并且每个对象都有一个"类型标记"，位于同一个偏移量，表示它是什么类型的东西。它可以是一个简单的枚举或指向某种类型的"元类"。好的。

例如，一个整数由一个对象的指针表示，该对象有两个字段：第一个字段包含类型标记INTEGER，第二个字段包含整数值。当谈论像整数这样的简单原始数据时，这被称为"装箱"表示。好的。

优点是简单。装箱整数的缺点是，每个算术运算1)都要经过额外的指针间接寻址，2)需要为结果分配一个对象。这通常是非常缓慢的。好的。

Java虚拟机对所有类类型的变量和字段使用此表示。这就是为什么int很快，INTEGER很慢(除非优化等)。好的。2：两个字

另一种可能的表示方法是使用两个词来表示每个值。第一个是类型标记，第二个是立即值(对于整数、布尔值、字符等类型)或指针(对于字符串、对象、数组等)。好的。

它消除了与装箱整数等相关的分配和内存间接问题，但它使值表示比原来大两倍，这是浪费。好的。3：带标签位的一个字

第三种表示通过将类型标记和值压缩为一个单词来"优化"第二种表示。如果所有对象都被分配为32位对齐，那么每个有效指针都以2个零位结束。(或3位用于64位对齐等)这些位可用于区分极少数基本类型。例如，这里有一个标签系统：好的。

  • xxxxxx00表示整数值xxxxxx(符号扩展)。此表示形式中的整数称为"fixnums"。
  • vvvvvv01表示vvvvvv被解释为另一种小值(如布尔值、空值、字符等)。
  • pppppp10表示地址为pppppp00的对象(其中对象以更详细的类型头开始)

    • 与上面的表示2一样，这个表示方案也避免了装箱(大多数)小数据，但它避免了膨胀，因为值仍然由一个词表示。它需要与垃圾收集器(识别和跟踪指针)进行一定程度的合作，但2也是如此。好的。

    对于类似于语言的方案，它具有无限大小的整数以及其他类型的数字，例如"flonums"(浮点数)和"ratnums"(精确有理数或分数)，像a+b这样的算术运算编译如下：好的。

    1
    2
    3
    4
    5
    if a and b are both fixnums:
      add a and b directly
      on overflow, jump to the general addition function
      otherwise, that's the result
    otherwise, jump to the general addition function

    一般的加法功能只是简单地处理所有的情况，在必要时计算出促销，并对给定的数字类型做适当的工作。但是，如果大多数时候a和b都是fixnum，那么计算是按直线进行的，而且计算速度很快。好的。

    虽然操作(原始算法、对象字段获取等)在检查和补偿标记位方面变得更加复杂，但这种表示方式快速而紧凑。这种方法的一个缺点是，如果你用一个典型的类型化、安全的语言编写一个解释器/VM，比如Java、C语言、ML等等，那么这个类型系统就不会让你把整数块变成指针。你可以用C语言，这是不安全的。好的。

    这种表示思想的另一种变体是"NaN编码"：有大约2^51位的模式，表示"不是数字"作为IEEE双精度浮点数。为什么不将有效的浮点数字表示为它们自己，并将其他值打包到NaN空间中？好的。

    以下是一些参考资料：好的。

    • 盗窃罪中的数据表示，方案的实施(上述3版本)
    • 更详细地介绍相同想法的博客文章

    好啊。

    动态语言中的变量通常是对类实例或对象的引用(对于某些语言，有时内置数据类型为int)。

    它们可以在"生命周期"(存在垃圾收集)期间接收对不同对象(或类实例)的引用，因此它们的类型由对象的类型派生(它是int、string还是用户定义的Person).

    当确定对象的类型时，不同的语言将以不同的方式实现这一点。

    例如，Python使用元类来确定类的类型，并在确定对象的类型时使用这些信息。

    javascript使用的对象除了包含其普通属性说明符(类似于元类)之外，还包含普通数据类型(integer、float、character…)。