Typsystem

Typsystem

Experimentell. Einige Einschränkungen sind zu erwarten.

Wippy enthält ein graduelles Typsystem mit flusssensitiver Prüfung. Typen sind standardmäßig nicht-nullbar.

Primitive

local n: number = 3.14
local i: integer = 42         -- integer is subtype of number
local s: string = "hello"
local b: boolean = true
local a: any = "anything"     -- explicit dynamic (opt-out of checking)
local u: unknown = something  -- must narrow before use

any vs. unknown

-- any: opt-out of type checking
local a: any = get_data()
a.foo.bar.baz()              -- no error, may crash at runtime

-- unknown: safe unknown, must narrow before use
local u: unknown = get_data()
u.foo                        -- ERROR: cannot access property of unknown
if type(u) == "table" then
    -- u narrowed to table here
end

Nil-Sicherheit

Typen sind standardmäßig nicht-nullbar. Verwende ? für optionale Werte:

local x: number = nil         -- ERROR: nil not assignable to number
local y: number? = nil        -- OK: number? means "number or nil"
local z: number? = 42         -- OK

Kontrollfluss-Verfeinerung

Der Typprüfer verfolgt den Kontrollfluss:

local function process(x: number?): number
    if x ~= nil then
        return x              -- x is number here
    end
    return 0
end

-- Early return pattern
local user, err = get_user(123)
if err then return nil, err end
-- user narrowed to non-nil here

-- Or default
local val = get_value() or 0  -- val: number

Union-Typen

local val: number | string = get_value()

if type(val) == "number" then
    print(val + 1)            -- val: number
else
    print(val:upper())        -- val: string
end

Literal-Typen

type Status = "pending" | "active" | "done"

local s: Status = "pending"   -- OK
local s: Status = "invalid"   -- ERROR

Funktionstypen

local function add(a: number, b: number): number
    return a + b
end

-- Multiple returns
local function div_mod(a: number, b: number): (number, number)
    return math.floor(a / b), a % b
end

-- Error returns (Lua idiom)
local function fetch(url: string): (string?, error?)
    -- returns (data, nil) or (nil, error)
end

-- First-class function types
local double: (number) -> number = function(x: number): number
    return x * 2
end

Variadische Funktionen

local function sum(...: number): number
    local total: number = 0
    for _, v in ipairs({...}) do
        total = total + v
    end
    return total
end

Record-Typen

type User = {name: string, age: number}

local u: User = {name = "alice", age = 25}

Optionale Felder

type Config = {
    host: string,
    port: number,
    timeout?: number,
    debug?: boolean
}

local cfg: Config = {host = "localhost", port = 8080}  -- OK

Generics

local function identity<T>(x: T): T
    return x
end

local n: number = identity(42)
local s: string = identity("hello")

Eingeschränkte Generics

type HasName = {name: string}

local function greet<T: HasName>(obj: T): string
    return "Hello, " .. obj.name
end

greet({name = "Alice"})       -- OK
greet({age = 30})             -- ERROR: missing 'name'

Intersection-Typen

Mehrere Typen kombinieren:

type Named = {name: string}
type Aged = {age: number}
type Person = Named & Aged

local p: Person = {name = "Alice", age = 30}

Tagged Unions

type Result<T, E> =
    | {ok: true, value: T}
    | {ok: false, error: E}

type LoadState =
    | {status: "loading"}
    | {status: "loaded", data: User}
    | {status: "error", message: string}

local function render(state: LoadState): string
    if state.status == "loading" then
        return "Loading..."
    elseif state.status == "loaded" then
        return "Hello, " .. state.data.name
    elseif state.status == "error" then
        return "Error: " .. state.message
    end
end

Der never-Typ

never ist der Bottom-Typ — es existieren keine Werte:

function fail(msg: string): never
    error(msg)
end

Fehlerbehandlungs-Muster

Der Prüfer versteht das Lua-Fehler-Idiom:

local value, err = call()
if err then
    -- value is nil here
    return nil, err
end
-- value is non-nil here, err is nil
print(value)

Non-Nil-Assertion

Verwende !, um zu beteuern, dass ein Ausdruck nicht nil ist:

local user: User? = get_user()
local name = user!.name              -- assert user is non-nil

Wenn der Wert zur Laufzeit nil ist, wird ein Fehler ausgelöst. Verwende dies, wenn du weißt, dass ein Wert nicht nil sein kann, der Typprüfer dies aber nicht beweisen kann.

Typ-Casts

Sicherer Cast (Validierung)

Rufe einen Typ als Funktion auf, um zu validieren und zu casten:

local data: any = get_json()
local user = User(data)              -- validates and returns User
local name = user.name               -- safe field access

Funktioniert mit Primitiven und benutzerdefinierten Typen:

local x: any = get_value()
local s = string(x)                  -- cast to string
local n = integer(x)                 -- cast to integer
local b = boolean(x)                 -- cast to boolean

type Point = {x: number, y: number}
local p = Point(data)                -- validates record structure

Type:is()-Methode

Validiert ohne zu werfen, gibt (value, nil) oder (nil, error) zurück:

type Point = {x: number, y: number}
local data: any = get_input()

local p, err = Point:is(data)
if p then
    local sum = p.x + p.y            -- p is valid Point
else
    return nil, err                  -- validation failed
end

Das Ergebnis verfeinert sich in Conditionals:

if Point:is(data) then
    local p: Point = data            -- data narrowed to Point
end

Unsicherer Cast

Verwende :: oder as für ungeprüfte Casts:

local data: any = get_data()
local user = data :: User            -- no runtime check
local user = data as User            -- same as ::

Sparsam verwenden. Unsichere Casts umgehen die Validierung und können Laufzeitfehler verursachen, wenn der Wert nicht zum Typ passt.

Typ-Reflektion

Typen sind First-Class-Werte mit Introspektionsmethoden.

Kind und Name

print(Number:kind())                 -- "number"
print(Point:kind())                  -- "record"
print(Point:name())                  -- "Point"

Record-Felder

Über Record-Felder iterieren:

type User = {name: string, age: number}

for name, typ in User:fields() do
    print(name, typ:kind())
end
-- name    string
-- age     number

Auf einzelne Feldtypen zugreifen:

local nameType = User.name           -- type of 'name' field
print(nameType:kind())               -- "string"

Collection-Typen

local arr: {number} = {1, 2, 3}
local arrType = typeof(arr)
print(arrType:elem():kind())         -- "number"

local map: {[string]: number} = {}
local mapType = typeof(map)
print(mapType:key():kind())          -- "string"
print(mapType:val():kind())          -- "number"

Optionale Typen

local opt: number? = nil
local optType = typeof(opt)
print(optType:kind())                -- "optional"
print(optType:inner():kind())        -- "number"

Union-Typen

type Status = "pending" | "active" | "done"

for variant in Status:variants() do
    print(variant)
end

Funktionstypen

local fn: (number, string) -> boolean

local fnType = typeof(fn)
for param in fnType:params() do
    print(param:kind())
end
print(fnType:ret():kind())           -- "boolean"

Typ-Vergleich

print(Number == Number)              -- true
print(Integer <= Number)             -- true (subtype)
print(Integer < Number)              -- true (strict subtype)

Typen als Tabellenschlüssel

local handlers = {}
handlers[Number] = function() return "number handler" end
handlers[String] = function() return "string handler" end

local h = handlers[typeof(value)]
if h then h() end

Typ-Annotationen

Typen zu Funktionssignaturen hinzufügen:

-- Parameter and return types
local function process(input: string): number
    return #input
end

-- Local variable types
local count: number = 0

-- Type aliases
type StringArray = {string}
type StringMap = {[string]: number}

Typ-Validatoren

Füge Typen Laufzeit-Validierungs-Constraints über Annotationen hinzu:

-- Single validator
local x: number @min(0) = 1

-- Multiple validators
local x: number @min(0) @max(100) = 50

-- String pattern
local email: string @pattern("^.+@.+$") = "test@example.com"

-- No-arg validator
local x: number @integer = 42

Eingebaute Validatoren

Validator	Gilt für	Beispiel
@min(n)	number	local x: number @min(0) = 1
@max(n)	number	local x: number @max(100) = 50
@min_len(n)	string, array	local s: string @min_len(1) = "hi"
@max_len(n)	string, array	local s: string @max_len(10) = "hi"
@pattern(regex)	string	local email: string @pattern("^.+@.+$") = "a@b.com"

Validatoren für Record-Felder

type User = {
    age: number @min(0) @max(150),
    name: string @min_len(1) @max_len(100)
}

Validatoren für Array-Elemente

local scores: {number @min(0) @max(100)} = {85, 90}

Validatoren für Union-Mitglieder

local id: number @min(1) | string @min_len(1) = 1

Varianzregeln

Position	Varianz	Beschreibung
Readonly-Feld	Kovariant	Subtyp erlaubt
Veränderliches Feld	Invariant	Muss exakt übereinstimmen
Funktionsparameter	Kontravariant	Supertyp erlaubt
Funktions-Rückgabe	Kovariant	Subtyp erlaubt

Subtyping

• integer ist ein Subtyp von number
• never ist ein Subtyp aller Typen
• Alle Typen sind Subtypen von any
• Union-Subtyping: A ist Subtyp von A | B

Schrittweise Einführung

Typen inkrementell hinzufügen — untypisierter Code funktioniert weiterhin:

-- Existing code works unchanged
function old_function(x)
    return x + 1
end

-- New code gets types
function new_function(x: number): number
    return x + 1
end

Beginne damit, Typen hinzuzufügen zu:

1. Funktionssignaturen an API-Grenzen
2. HTTP-Handler und Queue-Konsumenten
3. Kritischer Geschäftslogik

Typprüfung

Den Typprüfer ausführen:

wippy lint

Meldet Typfehler, ohne Code auszuführen.