公称的型付けと構造的型付け

公称的型付けと構造的型付け

プログラミング言語では、型の区別と互換性の判定に際して、主に二つのアプローチがあります。

• 公称的型付け（Nominal Type System）
• 構造的型付け（Structural Type System）

みなさんは、自分が使用しているプログラミング言語はどちらのアプローチを採用しており、また、それぞれのアプローチがどういうものなのか理解しているでしょうか？
かくいう私もそんなに意識せずに使用していました。

改めて「型の互換性の判別」「型の階層関係の判別」という二つの観点から両者を比較しつつ、理解を深めてみようと思います！

公称的型付け

公称的型付けでは、その名の通り「型の名前」を見て型の区別と互換性を判定します。
このアプローチを採用している代表的な言語は、java、PHPなどです。

型の互換性

型の互換性は、名前を見て決める

class Cat {}
class Dog {}

class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Cat cat = new Cat();
		Dog dog = cat; // エラーが発生する
	}
}

型の階層関係

型の階層関係の判定は、extendsキーワードで宣言する（javaの場合）

class Animal {}
class Dog extends Animal{}

class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Dog dog = new Dog();
		Animal animal = dog; // OK
	}
}

extendsで宣言されていない場合、両者の親子関係は判別されない。

class Animal {}
class Dog {}

class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Dog dog = new Dog();
		Animal animal = dog; // エラーが発生する
	}
}

このように公称的片付けでは、extendsを使用したクラスの継承によって、階層関係を表現します。
これを公称的部分型と呼びます。

構造的型付け

構造的型付けでは、名前ではなく、「型の構造」を見て型の区別と互換性を判定します。
「構造を見る」とは、型が持つプロパティやメソッドの構造によって型同士の区別、互換性の判定を行うということです。
このアプローチを採用している代表的な言語は、TypeScript, Goなどです。

型の互換性

型が同一かどうかは、型の構造を見て判定する

class Cat {
  name: string
  walk() {}
}
class Dog {
  name: string
  walk() {}
}

const cat = new Cat();
const dog: Dog = cat; // エラーにはならない

公称的型付けの時はクラス名が違えば区別されてエラーになりましたが、構造的型付けでは、クラス名が違っても構造が同じであれば互換性が認められます。

型の階層関係

型の階層関係の判定は、型の構造を見て判定する

class Animal {
  walk() {}
}

class Dog {
  name: string
  constructor(name: string) {
	  this.name = name;
  }
  walk() {}
}

const animal: Animal = new Dog("pochi");

公称的型付けの場合は、extendsキーワードがない場合は構造が同じでも継承関係が認められませんでした。
構造的型付けでは「型の構造」に着目し、DogクラスがAnimalクラスを部分的に実装しているため、だAnimal型の変数にDog型のインスタンスを代入できます。
これを、構造的部分型といいます。

まとめ

	公称的型付け	構造的型付け
型の互換性	名前を見て判定	構造を見て判定
型の階層関係	extendsで宣言	構造を見て判定

ありがとうございました！