在.NET中，什么是类型安全？

Question

什么是类型安全？

它是什么意思，为什么它很重要？

- Surya sasidhar

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可能是什么是类型安全(Type-safe)?的重复问题。 - Braiam

Answer 1

如果您想了解“类型安全”在一般情况下的含义，那么它是指代码的特性，使开发人员确信一个值或对象将表现出特定的属性（即，属于某种类型），以便他/她可以在特定的方式下使用它而不担心意外或未定义的行为。

例如，在C#中，您可以说ArrayList类是不类型安全的，因为它可以存储任何对象，这意味着您可以执行以下操作：

var integers = new ArrayList();
integers.Add(1);
integers.Add(2);
integers.Add("3");

for (int i = 0; i < integers.Count; ++i) {
    int integer = (int)integers[i];
    // do something
}

上述代码能够编译通过，因为值“3”虽然是字符串而非整数，但由于String和Int32都派生自Object，所以可以合法地将其添加到ArrayList中。然而，当您尝试将integer设置为(int)integers[2]时，它会抛出InvalidCastException异常，因为String不能被强制转换为Int32。

另一方面，List<T>类恰恰因为相反的原因是类型安全的——即使上述代码不会编译，如果integers是List<int>。您作为开发人员从类型安全的List<int>中访问的任何值都可以确保是一个int（或者对于任何通用List<T>，是相应的T），因此您可以确信您将能够执行操作，例如将其转换为int（显然）或long。

- Dan Tao

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我不同意你的观点。ArrayList 既不是类型安全的，也不是非类型安全的：https://dev59.com/zHXYa4cB1Zd3GeqP2ybt#17984521 。 - Anton Lyhin

他只是试图解释类型检查的重要性，他并不想解释关于数组列表特征的内容。 - clarifier

Answer 2

C - 你声明了一个int，将其强制转换为char，并访问超出int边界的内存

int i = 10;
char *s = (char*)i;
print(*(s+10));

C# - 类型安全

int i = 10;
char *s //This is invalid unless you are using unsafe context. 

.NET不直接支持指针

- A9S6

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TypeSafe 是与 CLR 或程序的内存访问相关的东西，而不是专注于类型。因此，这个回答针对实际差异给出了 +1。参考：http://www.exforsys.com/tutorials/csharp/.-net-type-safety.html - Sumeet

C语言在没有奇怪的强制转换的情况下是类型安全的（除了非常古老的标准）。您的示例在这个领域不是很严格。您说...关于内存安全/不安全的解决方案，您能说些什么吗？？？带有奇怪强制转换的C#在正常部分（“非不安全”）可能会导致类型不安全：编译时为正，运行时出错。 - Jacek Cz

@JacekCz 不是的。类型安全是内存安全的一种专业化，而C甚至不是内存安全的，因为你可以像你想要的那样有缓冲区溢出、静默堆栈溢出、没有异常来防止错误行为，包括不同运算符的未定义行为。C具有弱类型系统。即使是C的指针也不是内存安全的，因为你可以进行指针算术运算。任何语言都可能导致使用后释放错误，并且不为局部变量定义初始化值，这就不是类型安全的。 - ChrisoLosoph

Answer 3

类型安全的代码只能访问它被授权访问的内存位置。例如，类型安全的代码不能从另一个对象的私有字段中读取值。它只能以明确定义、允许的方式访问类型。

在即时编译（JIT）期间，可选的验证过程会检查将要被 JIT 编译为本机机器代码的方法的元数据和 Microsoft 中间语言（MSIL），以验证它们是否是类型安全的。如果代码有权限绕过验证，则跳过此过程。

虽然类型安全的验证不是运行托管代码的强制性要求，但类型安全在程序集隔离和安全执行方面起着至关重要的作用。当代码是类型安全的时，公共语言运行库可以完全将程序集隔离开。这种隔离有助于确保程序集不能对彼此产生不良影响，并提高应用程序的可靠性。

更多参考请看 msdn 链接。 这里有一篇很好的文章来解释它here

- HotTester

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最后一个链接已经失效。 - Banjocat

Answer 4

你是指特定的类型安全还是一般的类型安全？

我不同意被接受的答案：ArrayList 是类型安全无知的（既不是类型安全也不是非类型安全）：https://dev59.com/zHXYa4cB1Zd3GeqP2ybt#17984521

Richter - CLR via C#，第四版（第93页）：

类型安全是CLR的主要特性。您可以通过调用System.Object的非虚拟GetType方法来始终发现对象的确切类型。

例如，Hero类不能重写GetType方法以成为SuperHero类型。

这个System.Object特性使CLR能够在运行时检查对象转换的可能性。例如：

internal class Employee { ... }

public sealed class Program 
{

    public static Main() 
    {
        DateTime dt = new DateTime(2016, 1, 1);
        PromoteEmployee(newYears);
    }

    public static PromoteEmployee(Object o)
    {
        Employee e = (Employee)o; //InvalidCastException, runtime error
    }
}

将 DateTime 类型转换为 Employee 类型是一种不安全的类型转换尝试的例子。

- Anton Lyhin

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我认为，只要它不允许您执行未定义或意外的操作，就可以认为它是类型安全的。通常无法仅通过编译时分析实现类型安全（因为边界检查是需要解决停机问题的子集）。最实用的方法是进行运行时检查，并在出现问题时进行回溯失败（通过异常，仍然比崩溃或行为失常好）。有时，“向上转型”是有效的，有时则不是。您可以在类型安全的定义中禁止此类转换，但没有理由将其排除在外。 - ChrisoLosoph

Answer 5

我不同意这里的一些答案。 C#有几个级别的安全性。

编辑：类型安全有两个层面的含义（如果我们通常讨论编程语言，就像在本主题中）

一个是编译时类型安全，接近重构等，编译器捕获拼写错误，将值分配给错误变量（属性），即字符串分配给int变量。典型的C#代码是类型安全的，已知禁用此功能的方法是dynamic关键字或非泛型容器，上述错误被延迟到运行时。例如：非黑客C/C++代码在编译时（通常）是类型安全的。我认为可以在C#中编写（黑客）转换，隐藏类型冲突。

下一个级别是运行时类型安全，C#通常是安全的（没有不安全的部分）。即使动态值也会在运行时进行检查。相比之下：C/C++在运行时不安全。如果编译器接受代码，则不合逻辑的赋值在运行时不会被检查，提供奇怪/奇异/系统级或晚期错误，这是C语言的典型特征。

本主题中的一些回答者混淆了C#安全的其他领域（内存安全、范围安全、空指针等）。严格来说，这些是不同类型的安全。

理论：https://en.wikipedia.org/wiki/Type_safety

- Jacek Cz

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你的“编译时类型安全”被称为语义分析。困惑的人可能会称其为“静态类型安全”。他们可能认为代码没有异常，但这毫无意义，因为仅凭这种“静态类型安全”，特别是由于指针和NULL，您无法在运行时获得程序正确性或预期功能。而且，如果语言允许违规，为什么要称其为静态类型安全呢？静态类型安全将比内存安全更弱，否则静态类型安全将不是图灵完备的。静态类型安全还需要定义默认初始化。 - ChrisoLosoph