编译过程中何时/何地进行类型检查答案

【问题标题】：When / where type checking occurs in the compilation process编译过程中何时/何地进行类型检查
【发布时间】：2018-11-05 21:33:08
【问题描述】：

在编译过程中（在高层次上）通常发生类型检查（教科书与实践）时，从高层次上想知道。我对编译过程的大致理解是：

想知道类型检查是发生在（1）和（2）之间，（2）和（3）之间，还是在（4）之后，或者它是否在整个过程中发生，或者其他什么。我很想知道面向对象、函数式和逻辑编程的答案（按优先级顺序），但如果我必须选择一个，那么 OO，比如像 Ruby 这样的动态类型语言，或者像静态类型的函数式语言哈斯克尔。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

静态类型检查通常在 AST 上执行，因此它要么发生在 1 和 2 之间，要么作为 2 的一部分（这意味着 IR 生成器在处理 AST 节点时从类型检查器调用函数 - 当然IR 生成器和类型检查器应该仍然存在于不同的模块/文件中）。

理论上，您可以对 IR 执行类型检查，但这通常会导致至少以下问题之一：

IR 没有包含足够的信息来捕获您想要的所有错误。
IR 没有包含足够的信息来在所有情况下生成最佳错误消息。例如，考虑 IR 表示使用相同指令的数组访问和指针运算。现在您想为使用浮点索引的数组访问产生错误。如果消息是“不允许将浮点值用作指针运算的操作数”，那么当代码不包含任何指针运算时，这会令人困惑。要求用户知道数组访问表示为指针算法以理解错误消息，这对用户来说不是很友好。
您向 IR 添加大量额外信息以进行类型检查，使 IR 更加复杂和笨拙，但您从中获得的只是能够以与您相同的方式处理 IR AST 会不会获得任何好处。

通常使用 IR 而不是 AST 意味着您不必处理尽可能多的情况（正是因为 IR 使用相同的指令代表不同的事物）。这是主要的好处。但是，如果您为了能够再次以不同的方式处理这些案例而跳过额外的障碍，那么您不妨一开始就使用 AST。

因此通常首选对 AST¹ 进行类型检查。 GHC（主要的 Haskell 编译器）执行 AST 的类型检查。

¹ 或者至少是非常接近 AST 的东西 - 例如，可能存在 AST 和最终 IR 之间的表示，它在某些方面简化了事情（例如删除扁平嵌套表达式），而不会丢失相关信息进行类型检查。

动态类型检查发生在运行时。执行这些动态类型检查的代码要么是解释器的一部分（如果有解释器），要么是由代码生成器插入的。

Ruby 在解释器中执行类型检查。

【讨论】：

依赖类型语言（例如，Agda、Coq、Idris）和宏系统（模板 Haskell）为此增加了额外的复杂性，因为程序的某些部分可能需要编译 并执行以便对其他部分进行类型检查。
“执行这些动态类型检查的代码是解释器的一部分（如果有解释器）或由 JIT 编译器插入（即列表中的第 5 步）。” – 那么动态类型语言的 AOT 编译实现呢？例如。大多数 CommonLisps 都是 AOT 编译的，并且至少有一个 AOT 编译的 Ruby 实现（SAP 的 BlueRuby 用于 ABAP 平台）。在这种情况下，类型检查代码会被注入到编译后的可执行文件中。
@JörgWMittag 对，我不知道为什么我将语句限制为 JIT 编译器。