型別系統

如果一個程式語言的型別檢查，可在不測試執行時期運算式的等價性的情況下進行，該語言即為靜態型別的。一個靜態型別的程式語言，是在執行時期和編譯時期之間的處理階段下重視這些區別的。如果程式的獨立模組，可進行各自的型別檢查（獨立編譯），而無須所有會在執行時出現的模組的那些資訊，該語言即具有一個編譯時期階段。如果一個程式語言支援執行時期（動態）調度已標記的資料，該語言即為動態型別的。如果一個程式語言破壞了階段的區別，因而型別檢查需要測試執行時期的運算式的等價性，該語言即為依存型別的。[1]

在動態型別中，經常在執行時期進行型別標記的檢查，因為變數所約束的值，可經由執行路徑獲得不同的標記。在靜態型別程式語言中，型別標記使用辨識聯合型別表示。

動態型別經常出現於腳本語言和RAD語言中。動態型別在解释型语言中極為普遍，編譯語言則偏好無須執行時期標記的靜態型別。對於型別和隱式型別語言較完整的列表參見型別和隱式型別語言。

術語推斷型別（鸭子类型，duck typing）指的是動態型別在語言中的應用方式，它會「推斷」一個數值的型別。

看看型別標記檢查是如何運作的，考慮下列假碼範例：

var x; //（1）
x := 5; //（2）
x := "hi"; //（3）

在這個範例中，（1）宣告x；（2）將整數值5代給x；（3）將字串值"hi"代給x。在主要的靜態系統中，這個代碼片斷將會違反規則，因為（2）和（3）對 x所約束的型別相矛盾。

相較之下，一個純粹的動態型別系統允許上述程式的執行，因為型別標記附到數值上（不是變數）。在處理錯誤語句或運算式的時候，以動態型別實作的語言會捕捉程式的錯誤，而不是誤用錯誤型別的數值。換句話說，動態型別捕捉在程式執行時的錯誤。

典型的動態型別實作，會以型別標記維持程式所有數值的「標記」，並在運算任何數值之前檢查標記。例如：

var x := 5; //（1）
var y := "hi"; //（2）
var z := x + y; //（3）

在這個程式片斷中，（1）將數值5約束給x；（2）將數值"hi"約束給y；以及（3）嘗試將x加到y。在動態型別語言中，約束給x的值會是一對（整數, 5），且約束給y的值會是一對（字串, "hi"）。當這個程式嘗試執行第3行時，語言對型別標記整數和字串進行檢查，如果這兩個型別的+（加法）運算尚未定義，就會發出一個錯誤。

某些靜態語言有一個「後門」，在這些程式語言中，能夠編寫一些不被靜態型別所檢查的代碼。例如，Java和C-風格的語言有「轉型」可用。在靜態型別的程式語言中，不必然意味著缺乏動態型別機制。例如Java使用靜態型別，但某些運算需要支援執行時期的型別測試，這就是動態型別的一種形式。更多靜態和動態型別的討論，請參閱程式語言。

對靜態型別和動態型別兩者之間的權衡也是必要的。

靜態型別在編譯時期時，就能可靠地發現型別錯誤。因此通常能增進最終程式的可靠性。然而，有多少的型別錯誤發生，以及有多少比例的錯誤能被靜態型別所捕捉，目前對此仍有爭論。靜態型別的擁護者認為，當程式通過型別檢查時，它才有更高的可靠性。雖然動態型別的擁護者指出，實際流通的軟體證明，兩者在可靠性上並沒有多大差別。可以認為靜態型別的價值，在於增進型別系統的強化。強型別語言（如ML和Haskell）的擁護者提出，幾乎所有的bug都可以看作是型別錯誤，如果編寫者以足夠恰當的方式，或者由編譯器推斷來宣告一個型別。[2]

靜態型別通常可以編譯出速度較快的代碼。當編譯器清楚知道所要使用的資料型別，就可以產生最佳化過後的機器碼。更進一步，靜態型別語言中的編譯器，可以更輕易地發現較佳捷徑。某些動態語言（如Common Lisp）允許任意型別的宣告，以便於最佳化。以上理由使靜態型別更為普及。參閱最佳化。

相較之下，動態型別允許編譯器和解譯器更快速的運作。因為原始碼在動態型別語言中，變更為減少進行檢查，並減少解析代碼。這也可減少編輯－編譯－測試－除錯的週期。

靜態型別語言缺少型別推斷（如Java），而需要編寫者宣告所要使用的方法或函式的型別。編譯器將不允許編寫者忽略，這可為程式起附加性說明文件的作用。但靜態型別語言也可以無須型別宣告，所以與其說是靜態型別的代價，倒不如說是型別宣告的報酬。

靜態型別允許建構函式庫，它們的使用者不太可能意外的誤用。這可作為傳達函式庫開發者意圖的額外機制。

動態型別允許建構一些靜態型別系統所做不出來的東西。例如，eval函式，它使得執行任意資料作為代碼成為可能（不過其代碼的型別仍是靜態的）。此外，動態型別容納過渡代碼和原型設計，如允許使用字串代替資料結構。靜態型別語言最近的增強（如Haskell 一般化代數資料型別）允許eval函式以型別安全的方式撰寫。

動態型別使元程式設計更為強大，且更易於使用。例如C++模板的寫法，比起等價的Ruby或Python寫法要來的麻煩。更高度的執行時期構成物，如元類別（metaclass）和內觀（Introspection），對靜態型別語言而言通常更為困難。

強型別的基本定義即為，禁止錯誤型別的參數繼續運算。C語言的型別轉換即為缺乏強型別的證例；如果編寫者用C語言對一個值轉換型別，不僅令編譯器允許這個代碼，而且在執行時期中也同樣允許。這使得C代碼可更為緊密和快速，不過也使除錯變的更為困難。

部分學者使用術語記憶體安全語言（或簡稱為安全語言）形容禁止未定義運算發生的語言。例如，某個記憶體安全語言將會檢查陣列邊界。

弱型別意指一個語言可以隱式的轉換型別（或直接轉型）。看看先前的例子：

var x := 5;
var y := "37";
x + y;

在弱型別語言中編寫上述代碼，並不清楚將會得到哪一種結果。某些語言如Visual Basic，將會產生可以運作的代碼，它將會給出的結果是42：系統將字串"37"轉換成數字37，以符合運算上的直覺；其它的語言，像JavaScript將會產生的結果是"537"：系統將數字5轉換成字串"5"並把兩者串接起來。在Visual Basic和JavaScript中，最終的型別是以那兩個運算元為考量的規則所決定。在部分語言中，如AppleScript，某個值最終的型別，只以最左邊的運算元的型別所決定。

設計精巧的語言也允許語言顯現出弱型別（藉由类型推断之類的技術）的特性以方便使用，並且保留了強型別語言所提供的型別檢查和保護。例子包括VB.Net、C#以及Java。

運算子多載所帶來的簡化，像是不以算術運算中的加法來使用「+」，可以減少一些由動態型別所造成的混亂。例如，部分語言使用「.」或「&」來串連字串。

程式語言的型別系統的第三種分類方法，就是型別運算和轉換的安全性。如果它不允許導致不正確的情況的運算或轉換，電腦科學就認為該語言是「型別安全」的。

再次看看這個假碼例子：

var x := 5;
var y := "37";
var z := x + y;

在一個如Visual Basic的語言中，例子中的變數z得到的值為42。不管編寫者有沒有這個意圖，該語言定義了明確的結果，且程式不會就此崩潰，或將不明定義的值賦給z。就這方面而言，這樣的語言就是型別安全的。

現在來看C的相同例子：

int x = 5;
char y[] = "37";
char* z = x + y;

在這個例子中，z將會指向一個超過y位址5個位元組的記憶體位址，相當於指向y字串的指標之後的兩個空字元之處。這個位址的內容尚未定義，且有可能超出記憶體的定址界線，而且就這麼引用參考z會引起程式的終止。雖是一個良好型別，但卻不是記憶體安全的程式——如果以對型別安全語言而言不該發生為先決條件的話。

推斷型別（鸭子类型，Duck typing）最初是由Dave Thomas在Ruby社群中提出的，推斷型別用了這個論證法「如果它像什麼，而且其它地方也像什麼，那麼它就是什麼。」

在某些程式設計環境中，兩個物件可以有相同的型別，即使它們沒有什麼交集。一個例子是C++中迭代器和指针所拥有的的雙重性，兩者皆以不甚相同的機制實作並提供一個* 運算。

這個技術之所以常被稱作「鴨子型別」，是基於這句格言：「如果它搖搖擺擺的走法很像鴨子，而且它的嘎嘎叫聲也像鴨子，那它就是一隻鴨子！」

"If it waddles like a duck, and quacks like a duck, it's a duck!"