Typisierung (Informatik)
# Typisierung (Informatik)

Eine Typisierung dient in der Informatik dazu, dass die Objekte (hier Objekte im mathematisch-abstrakten Sinne verstanden) der Programmiersprachen, wie z. B. Variablen, Funktionen oder Objekte (im Sinne der objektorientierten Programmierung) korrekt verwendet werden. Ein Ziel der Typisierung ist die Vermeidung von Laufzeitfehlern.

## Typsystem

Der Begriff Typsystem bezeichnet in der Informatik eine Komponente, die in Programmiersprachen zum Einsatz kommen kann, um den Wertebereich von Variablen einzuschränken. Programmiersprachen, die über ein Typsystem verfügen, nennt man typisiert. Je nach Ausprägung des Typsystems spricht man gelegentlich auch von stark typisierten oder schwach typisierten Sprachen. Durch die Typisierung soll sichergestellt werden, dass auf den Inhalten von Variablen keine Operationen ausgeführt werden, die syntaktisch oder semantisch fehlerhaft sind. Ein Typsystem wird durch folgende Bestandteile gebildet:

* Die Typen selbst, die entweder mittels Typdefinitionen erzeugt oder in der jeweiligen Sprache fest integriert (als primitive Datentypen) sind.
* Die Möglichkeit, Programmelemente (wie Variablen, Methodenparameter usw.) mittels Typannotation mit einem bestimmten Typ zu deklarieren.
* Regeln, nach denen die Werte von Ausdrücken einem bestimmten Typ zugeordnet werden.
* Regeln zur Prüfung der Zuweisungskompatibilität von Typen.
* Optional weitere Sprachbestandteile wie typbezogene Operatoren (z. B. „instanceof“ in diversen Sprachen) oder eine Reflection API zur Ermittlung und Prüfung von Typinformation zur Laufzeit.

### Klassifizierung von Typsystemen

Typsysteme lassen sich entlang vier Dimensionen klassifizieren:

* starke Typisierung und schwache Typisierung (englisch weak typing) Wie streng unterscheidet die Sprache die Typen? Welche Datentypen können ineinander umgewandelt werden? Erlaubt sie implizite Typumwandlungen? Erlaubt sie unsichere Typumwandlungen, bei denen z. B. Werte verloren gehen können?
* dynamische Typisierung (dynamic typing) und statische Typisierung (static typing) Typprüfungen können zur Übersetzungszeit oder zur Laufzeit vorgenommen werden. Im ersten Fall spricht man von statischer Typprüfung, im zweiten von dynamischer Typprüfung. Statische Typprüfungen erlauben das Auffinden von Zuweisungsfehlern vor der Laufzeit, während sie bei dynamischer Typisierung erst zur Laufzeit auffallen. Dafür erlaubt Letztere ein mächtigeres Verhalten wie die korrekte Verarbeitung eigentlich inkompatibler Typen und Erweiterungen zur Laufzeit.
* explizite Typisierung (explicit typing) und implizite Typisierung (implicit typing) Werden die Datentypen explizit genannt oder per Typableitung (type inference) ermittelt?
* optionale Typisierung (optional typing) Typ-Annotationen werden zur Unterstützung der Programmierer genutzt, haben aber keine Auswirkungen auf die tatsächliche Umsetzung durch den Compiler zur Laufzeit.

Zu den Aufgaben eines Typsystems gehören:

* Erkennung von Typverletzungen bei der Übersetzung und Ausführung. Die Typinformation kann dabei als eine redundante Information aufgefasst werden, die verhindert, dass Variablen Werte zugewiesen werden, welche die betreffende Variable niemals annehmen sollte (sogenannte Typinvarianten). Sie verhindert so die Ausführung von Operationen auf den Inhalten dieser Variablen, die entweder unmöglich oder aus programmlogischen Gründen nicht sinnvoll ist.
* Typumwandlung (type conversion), also Umwandlung bzw. Beförderung und Degradierung von Typen (type promotion, type demotion). In vielen objektorientierten Sprachen stehen hierfür die drei Möglichkeiten up cast, down cast und cross cast zur Verfügung.

### Beispiele

Die folgenden Beispiele sollen die Klassifizierung verdeutlichen; die Einordnung von Sprachen in diese Kategorien ist aber bis zu einem gewissen Grad subjektiv (C++ z. B. ist stärker typisiert als C, aber schwächer als OCAML), und viele Typsysteme haben je nach Verwendung mehrere Aspekte (Polymorphe Werte, Typumwandlung etc.).

keine: x86 Assembler

Statisch, explizit, schwach: C

Statisch und dynamisch, explizit und implizit, stark: C#

Statisch, explizit und implizit, stark: Java

Statisch, implizit, stark: OCAML

Statisch und dynamisch, explizit, stark: Pascal

Dynamisch, implizit, schwach: Perl

Dynamisch, implizit, schwach: PHP

Dynamisch, implizit, stark: Python

Statisch und dynamisch, explizit, stark: Pike

