Sistemas de Tipos e Verificação de Tipos em Programação

Definição de Tipo

Tipo pode ser definido como um conjunto de termos de uma linguagem, que possuem várias características em comum, permitindo-lhes interagir e serem sujeitos a alterações aplicadas a eles devido a essas características.

Sistemas de Tipos

Um Sistema de Tipos trata-se da teoria básica de associar um tipo a cada elemento de uma linguagem declarativa.

Construtores de Tipos

Exemplos de construtores de tipos incluem:

• Estruturas
• Uniões
• Objetos
• Ponteiros: referências de tipo
• Tipos de soma (sum types)

Analisador Semântico e Sistemas de Tipos

Cada analisador semântico implementa um sistema de tipos, que pode envolver testes estáticos e dinâmicos:

• Estático: Verificação em tempo de compilação.
• Dinâmico: Verificação em tempo de execução (aplicação).

Verificação de Tipos (Type Checking)

Verificação de Expressões

A verificação de tipos de dados é realizada atribuindo um tipo a cada componente lexical. Esses tipos são então comparados para verificar a consistência e compatibilidade, garantindo que as operações possam ser executadas corretamente.

Conversão de Tipos

Há situações em que se tem um valor de um determinado tipo e se deseja armazenar esse valor em uma variável de um tipo diferente.

• Alguns tipos podem simplesmente armazenar o valor sem uma conversão explícita (cast), o que é chamado de conversão automática ou implícita.
• Isso só é possível em uma linguagem de programação se o compilador reconhece que a variável de destino tem precisão suficiente para conter o valor da fonte.
• Em Java, um valor do tipo byte pode ser armazenado em uma variável int, pois o tipo int é mais preciso (tem maior capacidade) do que o byte.
• Isso é chamado de alargamento (widening) ou promoção, pois o tipo menor é ampliado ou promovido para o tipo de maior dimensão. Se, no entanto, se pretende atribuir um valor de uma variável int a uma variável byte, é necessário realizar uma conversão explícita.
• Em alguns casos, a conversão pode ser feita, mas pode haver perda de dados, como ao passar um valor de ponto flutuante para um inteiro.

Isso é chamado de estreitamento (narrowing) ou rebaixamento, uma vez que se ajusta explicitamente o valor para caber no destino.

• A conversão explícita de um tipo é feita através da apresentação de um nome de tipo entre parênteses, por exemplo: (tipo) valor.

Tipos de Verificação

Existem dois tipos principais de verificação: estática e dinâmica.

A verificação de tipos ajuda a prevenir a maioria dos bugs. Exemplos de verificações incluem:

• Teste de Tipo: Para verificar se o operador aplicado aos operandos está correto.
• Verificação de Controle de Fluxo: Para verificar se as instruções que alteram o fluxo de um programa são válidas (Exemplo: break, goto).
• Verificação de Unicidade: Para garantir que um objeto seja definido apenas uma vez.
• Verificação de Nomes Relacionados: Para identificar, por exemplo, variáveis declaradas mas não utilizadas, ou nomes duplicados em um mesmo escopo.

A verificação de tipos é mais complexa; outras verificações são mais rotineiras.

Regras e Considerações Adicionais

• O operador % requer que ambos os operandos sejam inteiros.
• O operador + é uma função de soma que pode ser sobrecarregada para diferentes tipos de dados (ex: a + b).
• As regras de coerção (conversão implícita) são concebidas para que os valores numéricos sejam convertidos para um tipo de nível superior, ou ponteiros apenas para o tipo de dados declarado.
• Algumas linguagens analisam o tamanho das matrizes (ex: Java) de forma estática, enquanto outras o fazem dinamicamente (em tempo de execução).
• É importante diferenciar o uso de + e * para inteiros e para ponteiros (aritmética de ponteiros).
• O conjunto de regras definidas para a verificação de tipos de dados é chamado de sistema de tipos.
• Na maioria das vezes, a recuperação de erros de tipo é omitida, pois o programa pode não terminar, mas pode produzir valores indesejados.
• Normalmente, no estágio de análise, os tipos são agregados à tabela de símbolos.
• Uma revisão da árvore de sintaxe é realizada para verificar os tipos designados.
• Ações adicionadas em um analisador descendente (top-down).