前置き

前置き1

本記事は次の記事へ強く影響を受けております。

null安全でない言語は、もはやレガシー言語だ - Qiita

上で書かれているようなnull安全について少し別の角度から整理することを目的としてこの記事を書きましたが、上記の記事を理解しているならば以下の内容は蛇足かもしれません。

前置き2

nullに当たる概念の名称は言語によって微妙に異なりますが(例: Scala → None, Swift → nil)、以下では押し並べてnullと表記します。

本記事の目的

以下ではnull安全の共通理解を助けるためにnull安全と関係した3つの型について定義・説明します。

null安全に関係した3つの型

1. null非許容型¹

以下の特徴を持ちます:

宣言あるいは推論された型の代入を許容する
nullの代入を許容しない

Javaのプリミティブ型、TypeScriptのデフォルトの型などがこれに当たります。

int a = 10;   // OK
int b = null; // コンパイルエラー

a: string = 1;    // OK
b: string = null; // コンパイルエラー

2. null許容非安全型¹

以下の特徴を持ちます:

宣言あるいは推論された型の代入を許容する
nullの代入を許容する
nullチェックやパターンマッチなしに元の型の属性やメソッドへアクセス可能(ただし中身がnullだった場合は実行時例外が発生する)

Javaの参照型などがこれに当たります。

MyClass a = new MyClass(); // OK
MyClass b = null;          // これもOK
a.method1(); // OK
b.method1(); // NullPointerExceptionが発生

3. null許容安全型¹

以下の特徴を持ちます:

宣言あるいは推論された型の代入を許容する
nullの代入を許容する
nullチェックやパターンマッチなしに元の型の属性やメソッドへアクセスできない

Kotlinのnull許容型、TypeScriptのnull共用型などがこれに当たります。

val a: String? = 1          // OK
val b: String? = null       // OK
b.length                    // コンパイルエラー
if (b != null) { b.length } // OK

比較表

型名	nullを許容	nullチェックなしに属性やメソッドへアクセス	実行時例外が発生する危険が	代表例
null非許容型	しない	n/a	ない	Javaのプリミティブ型 TypeScript
null許容非安全型	する	できる	ある	Java, C#の参照型
null許容安全型	する	できない	ない	Kotlinのnull許容型 TypeScriptのnull共用型

言語仕様の観点から見たnullとnull許容型

nullというものは言語仕様の中でも大抵特別に扱われています。
というのも言語処理系としては宣言された型の値のみの代入を許容する(つまりnull非許容型)が最も自然だからです。あえてnull許容型を言語デフォルトとして実装している²のはプログラマーの利便性などを考えた拡張だと言えます³。
ScalaやHaskellなどでは型階層を工夫することでnullを単なる1つの値や型として表現しています。そうすれば言語仕様上nullを特別扱いする必要がないためです。

言語デフォルトの型のトレンド

2012年頃までは多くの産業向き言語でnull許容非安全型がデフォルトの型でした。
C, C++, C#, Java, Objective-Cなどがそれに当たります。
しかし、null許容非安全型を使うことの危険性が広く認知されたことにより2012年頃を境にデフォルトの型がnull許容安全型であるような言語が開発され徐々に普及するようになりました。代表的なものにKotlin, Swift, TypeScriptなどが挙げられます。

最近良く聞くようになったnull安全とは何なのか

端的に書くと、null許容非安全型の利用をやめて実行時例外が発生する危険をなくそう、というものになります。
しかし、JavaやObjective-C, C#などでは言語デフォルトの型がnull許容非安全型であるためnull許容非安全型を使わないことは不可能です。
そのためKotlinやSwift, TypeScriptなど言語デフォルトの型がnull許容安全型であるような言語への移行が2019年現在進んでいます。

関連リンク

プログラミング言語を横断した統一的な名称がないため、暫定的にこの記事内ではこう呼びます。もっとcanonicalな名前がありましたら教えて下さい。 ↩ ↩² ↩³
わざわざ言語デフォルトと言っているのは、TypeScriptのように通常通り宣言した場合はnull非許容型、unionを利用してnullも取れるように宣言するとnull許容型のように選択的な提供もできるからです ↩
ちなみにこれを最初に行ったのはアントニー・ホーア - Wikipediaで、後にこのことを1,000億円の失敗だと語っています ↩