TL;DR
プログラムの各式に型を対応づける規則の集まり。値の解釈の食い違いによるバグを見つけ、防ぐことを主な目的とする。
なぜ必要か
Wikipedia によると、型システムには次のような役割がある。
- バグを減らす: 値の解釈の食い違いを検出し、防ぐ
- インタフェースを定める: プログラムの部品どうしのつながりを型で表し、一貫しているかを確かめる
- 文書になる: 型がプログラマの意図を明らかにする
- 最適化に使う: 静的な型検査の情報を、コンパイラがより速いコードの生成に使える
Domain Modeling Made Functional は、型システムを使うとソースコードをドキュメントとして機能させられるとしている。ビジネスルールや不変条件を型で表せば、ルールが守られていることをコンパイラが確かめてくれる。
仕組み
型検査には、静的なものと動的なものがある。静的な型検査は、プログラムを実行する前にソースコードを解析する。検査を通ったプログラムは、すべての入力に対してある種の型安全性を満たす。ただし保守的なので、正しいプログラムを拒否することもある。動的な型検査は実行中に行うので、誤りは誤ったコードを実行したときに初めて分かる。多くの言語は両方を組み合わせている。
誤ったプログラムをすべて拒否する型システムを健全という。
例
Effective TypeScript 第2版 ―型システムの力を最大限に引き出す83項目 によると、TypeScript の型システムは JavaScript の実行時の動作をモデル化し、実行時に例外を投げそうなコードや、意図しない挙動につながりそうなコードを型エラーにする。
注意点
Wikipedia によると、健全で決定可能な型システムは、必ず不完全になる。つまり、正しいプログラムの一部も拒否する。