仓颉语言类型系统 Skill

1. 类型系统概述

• 仓颉是静态类型语言，支持子类型多态
• 若参数/变量/返回类型为 T，可接受 T 的任何子类型
• 仓颉不支持不同类型之间的隐式转换（子类型到父类型不被视为"转换"）

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2. 子类型关系

2.1 子类型关系来源

1. 类继承：class Sub <: Super {} → Sub <: Super
2. 接口实现（含扩展实现）：类型实现接口后成为接口的子类型
3. 元组类型（协变，逐元素）：(C2, C4) <: (C1, C3) 若 C2 <: C1 且 C4 <: C3
4. 函数类型（参数逆变，返回协变）：(U1) -> S2 <: (U2) -> S1 当且仅当 U2 <: U1 且 S2 <: S1
5. 恒真关系：
   • T <: T（自反性）
   • Nothing <: T 对所有 T 成立
   • T <: Any 对所有 T 成立
   • C <: Object 对任何 class C 成立
6. 传递性：若 A <: B 且 B <: C，则 A <: C

2.2 泛型类型的子类型关系

• 根据泛型定义中的继承声明确定，如 class C<Z> <: I<Z, Z> {} → C<Bool> <: I<Bool, Bool>
• 用户定义的泛型类型在类型参数处默认不型变（详见下文型变规则）

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3. 型变规则（Variance）

3.1 定义

设 A、B 为类型，T 为类型构造器（含一个类型参数 X）：

型变	条件	说明
不型变（invariant）	T<A> <: T<B> 当且仅当 A = B	用户定义的泛型类型默认行为
协变（covariant）	T<A> <: T<B> 当且仅当 A <: B	内建元组类型对每个元素协变
逆变（contravariant）	T<A> <: T<B> 当且仅当 B <: A	内建函数类型在参数处逆变

3.2 仓颉中的规则

• 用户自定义泛型类型：在所有类型变元处不型变
  • 例：给定 interface I<X> 和 D <: C，I<D> <: I<C> 不成立
  • 仅当 A = B 时，I<A> <: I<B> 才成立
• 内建元组类型：对每个元素类型协变
• 内建函数类型：入参类型处逆变，返回类型处协变

注意：class 以外的类型实现接口，该类型和该接口之间的子类型关系不能作为协变和逆变的依据。

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4. 类型转换

4.1 无隐式转换

• 仓颉无隐式类型转换（子类型到父类型不被视为"转换"）
• 所有类型转换须显式进行

4.2 数值转换

• T(e) 其中 T 和 e 为任意数值类型（Int8/Int16/Int32/Int64/IntNative/UInt8/UInt16/UInt32/UInt64/UIntNative/Float16/Float32/Float64）
• 可能溢出：编译时检测 → 错误；运行时 → 异常

4.3 Rune ↔ 整数转换

• UInt32(runeExpr) — 返回 Unicode 标量值
• Rune(intExpr) — 仅当值在 [0x0000, 0xD7FF] 或 [0xE000, 0x10FFFF] 范围内有效；否则编译报错或运行时抛异常

4.4 is 运算符

• e is T → Bool。当 e 的运行时类型是 T 的子类型时返回 true

let b: Base = Derived()
b is Derived  // true
b is Base     // true

4.5 as 运算符

• e as T → Option<T>。运行时类型是子类型时返回 Some(e)，否则返回 None
• 安全向下转型机制 — 无异常，仅返回 Option

let b: Base = Derived()
b as Derived  // Option<Derived>.Some(b)
b as String   // Option<String>.None

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5. 类型别名

5.1 声明

• 关键字：type
• 语法：type Alias = OriginalType
• 不创建新类型 — 仅为替代名称

5.2 规则

1. 仅限顶层 — 不能在函数内定义
2. 原始类型须在别名定义处可见
3. 不允许循环引用 — 直接或间接循环均禁止

5.3 使用场景

1. 作为类型：var a: A = B() 其中 type A = B
2. 作为构造函数（当别名指向 class/struct 时）：A() 构造 B
3. 访问静态成员：A.foo()、A.b
4. 访问枚举构造函数：Time.Day 其中 type Time = TimeUnit

5.4 限制

• 用户自定义类型别名不能用于类型转换表达式

5.5 泛型类型别名

• 类型别名可声明类型参数
• 不能对别名类型参数使用 where 约束

type RD<T> = RecordData<T>