Swift 的类型系统结合了静态类型和强大的类型推断能力，从而提供了安全性和表达性。本文档描述了 Swift 编译器类型系统的架构和组件，重点介绍了基于约束的类型检查机制、协议一致性验证以及专门的类型处理功能。
有关相关子系统的更多信息，请参阅 抽象语法树（AST） 和 中间表示。
Swift 类型系统围绕基于约束的类型检查和推断方法构建。这种架构允许 Swift 提供类型推断、泛型、具有相关类型的协议以及重载解析等功能，同时保持类型安全。
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Swift 使用基于约束的系统进行类型检查，该系统生成、简化和求解约束以确定类型。此系统对于类型推断尤其重要，它允许开发者在可以推断类型时省略显式类型注解。
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约束是根据语法结构和期望类型从表达式生成的。约束生成器会遍历表达式的 AST 并创建相应的约束。
生成的约束示例包括：
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简化过程将复杂约束转换为更简单的约束，并在可能的情况下直接尝试解析约束。此步骤有助于减少求解器的搜索空间。
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约束求解器使用迭代简化和回溯的组合来查找类型变量的有效绑定。求解器尝试找到一组满足所有约束的类型赋值。
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类型变量在约束求解过程中代表未知的类型。约束系统在求解过程中将固定类型分配给这些变量。
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类型解析是将类型的语法表示（TypeRepr）转换为语义表示（Type）的过程。这发生在不同的阶段和上下文中。
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类型解析分为两个主要阶段：
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Swift 通过检查类型是否实现了所有必需的方法、属性和关联类型来验证类型是否符合协议。
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协议一致性检查器将协议需求与类型的成员进行匹配，以确定是否满足所有需求。
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Swift 支持条件一致性，即类型仅在满足特定要求时才符合协议。
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Swift 的泛型系统允许编写灵活、可重用的代码，其类型参数可以用不同的类型填充。
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Swift 在并发编程方面包含编译时安全功能，这些功能通过专门的类型检查来强制执行。
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Actor 隔离确保 Actor 内的可变状态仅从 Actor 上下文内的代码访问。
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Sendable 协议标记了可以在并发上下文之间安全传递的类型。类型检查器会验证标记为 Sendable 的类型是否确实可以安全地并发使用。
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Swift 为类型错误提供详细的错误消息，并具备提供修复建议的机制。
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约束系统可以为常见的类型错误生成特定的修复建议，为程序员提供有用的建议。
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Swift 的类型系统包含多个高级功能，提供了强大的表达力和安全保证。
Swift 允许将协议用作类型，表示任何符合该协议的类型的值。
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协议可以包含关联类型的要求，这些是占位符类型，由符合的类型指定。
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Swift 语言的类型推断系统非常先进，在许多情况下允许编译器在无需显式注解的情况下推断出类型。
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Swift 的类型系统包含用于检查不同平台和操作系统版本之间 API 可用性的机制。
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Swift 的类型系统实现分布在几个关键文件中
| 文件 | 目的 |
|---|---|
ConstraintSystem.h/cpp | 核心的基于约束的类型检查系统 |
CSGen.cpp | 从表达式生成约束 |
CSSimplify.cpp | 简化复杂的约束 |
CSSolver.cpp | 求解约束以查找类型绑定 |
CSApply.cpp | 将解应用到表达式 |
CSDiagnostics.cpp | 生成类型错误诊断 |
TypeCheckProtocol.cpp | 验证协议遵从性 |
TypeCheckType.cpp | 解析和验证类型 |
TypeCheckDecl.cpp | 类型检查声明 |
TypeCheckConcurrency.cpp | 处理 actor 隔离和 sendable 检查 |
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Swift 类型系统实现中最重要的一些类
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Swift 的类型系统是编译器中最复杂的部分之一，它通过强大的类型推断、面向协议编程和泛型等特性，在类型安全与程序员人体工学之间取得了平衡。