Tipos de datos

Tema 8: Tipos de datos
Sesión 24: Tipos de datos (1)
miércoles 4 de mayo de 2011
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)
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Indice
• Conceptos generales sobre tipos de datos
• Clasificación de tipos
• Subtipos
• Polimorfismo
• Chequeo de tipos
• Tipos paramétricos en Scala
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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
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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
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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.
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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.
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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!!
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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
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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 1.0 2.0)
(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
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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.
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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"
}
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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.
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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.
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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
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Clasificación de tipos
• Booleano
• Carácter
• Tipos numéricos
• Tipos enumerados
• Tipos de subrango
• Tipos compuestos
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Clasificación de tipos
• Tipos compuestos:
• Registros
• Registros variantes (uniones)
• Arrays
• Conjuntos
• Listas
• Ficheros
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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
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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
var
var
var
a: Char = 'A'
c = '\101' ; número octal
c = '\u0041' ; número hexadecimal
backslash = '\\'
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