初探 TypeScript 类型编程

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平常我们编写 TypeScript 时，主要会使用类型注解（给变量、函数等加上类型约束），这可以增强代码可读性、避免低级 bug。实际上 TypeScript 的类型系统设计的非常强大，强大到可以单独作为一门编程语言。本文是自己学习 TypeScript 类型编程的一个总结，希望对你有帮助。

开始之前

本文不会对 TypeScript 的基础语法和使用进行说明，你可以参考互联网上提供的优秀资料：

• https://www.typescriptlang.or...
• https://basarat.gitbook.io/ty...

启程

参考 SCIP 中对于编程语言的描述。一门编程语言应该提供以下机制：

• 基本表达式。用来表示语言所关心的最简单的个体。
• 组合的方法。从简单的个体出发构造复合的对象。
• 抽象的方法。能将复合对象封装作为独立单元去使用。

下面我们将以这三个方面为线索来探索 TypeScript 的类型编程。

基本表达式

我们首先来看看类型编程中，定义“变量”的方式：

// string、number、boolean 的值可以作为类型使用，称为 literal type

type LiteralS = 'x';

type LiteralN = 9;

type LiteralB = true;

// 基础类型

type S = string;

// 函数

type F = (flag: boolean) => void;

// 对象

type O = { x: number; y: number; };

// tuple

type T = [string, number];

这里稍微补充下 interface 和 type 的区别。

最主要的区别就是 type 可以进行“类型编程”，interface 不行。

interface 能定义的类型比较局限，就是 object/function/class/indexable：

// object

interface Point {

  x: number;

  y: number;

}

const p: Point = { x: 1, y: 2 };

// function

interface Add {

  (a: number, b: number): number;

}

const add: Add = (x, y) => x + y;

// class

interface ClockConstructor {

  new (hour: number, minute: number): ClockInterface;

}

interface ClockInterface {

  tick(): void;

}

const Clock: ClockConstructor = class C implements ClockInterface {

  constructor(hour: number, minute: number) { return this; }

  tick() {}

}

const c = new Clock(1, 2);

c.tick();

// indexable

interface StringArray {

  [index: number]: string;

}

interface NumberObject {

  [key: string]: number;

}

const s: StringArray = ['a', 'b'];

const o: NumberObject = { a: 1, b: 2 };

interface 可以被重新“打开”，同名 interface 会自动聚合，非常适合做 polyfill。比如，我们想要在 window 上扩展一些原本不存在的属性：

interface Window {

  g_config: {

    locale: 'zh_CN' | 'en_US';

  };

}

组合的方法

有了基本表达式，我们来看组合的方法。

| 和 & 操作符

& 表示必须同时满足多个契约，| 表示满足任意一个契约即可。

type Size = 'large' | 'normal' | 'small';

// never 可以理解为 | 运算的“幺元”，即：x | never = x

type T = 1 | 2 | never; // 1 | 2

type Animal = { name: string };

type Flyable = { fly(): void };

type FlyableAnimal = Animal & Flyable; // { name: string, fly(): void }

keyof 操作符

interface Sizes {

  large: string;

  normal: string;

  small: string;

  x: number;

}

// 获取对象的属性值

type Size = keyof Sizes; // 'large' | 'normal' | 'small' | 'x'

// 反向获取对象属性的类型

type SizeValue = Sizes[keyof Sizes]; // string | number

// keyof any 可以理解为能作为“索引”的类型

type K = keyof any; // string | number | symbol

抽象的方法

抽象的方法实际上指的就是“函数”。我们来看看类型编程中，“函数”该怎么定义。

// “定义”

type Id<T> = T;

// “调用”

type A = Id<'a'>; // 'a'

// “参数”约束及默认值

type MakePair<T extends string, U extends number = 1> = [T, U];

type P1 = MakePair<'a', 2>; // ['a', 2]

type P2 = MakePair<'x'>; // ['x', 1]

看起来是不是和编程语言里面的函数很相似？这些“函数”的输入（参数）是类型，经过“运算”后，输出是“类型”。接着我们来看看在“函数体”（也就是等号右边）里面除了一些基本操作外，还可以做些其他什么骚操作。

“映射”操作（mapped）

将已有类型转换为一个新的类型，类似 map。返回的新类型一般是对象。

type MakeRecord<T extends keyof any, V> = {

  [k in T]: V

};

type R1 = MakeRecord<1, number>; // { 1: number }

type R2 = MakeRecord<'a' | 1, string>; // { a: string, 1: string }

type TupleToObject<T extends readonly any[]> = {

  [k in T[number]]: k

};

type O = TupleToObject<['a', 'b', 'c']>; // { a: 'a', b: 'b', c: 'c' }

条件——extends

条件类型可以理解为“三元运算”，T extends U ? X : Y，extends 可以类比为“相等”。

// 只保留string

type OnlyString<T> = T extends string ? T : never;

type S = OnlyString<1 | 2 | true | 'a' | 'b'>; // 'a' | 'b'

// 这里的计算过程大致是：

// 1 | 2 | true | 'a' | 'b' -> never | never | never | 'a' | 'b'

// 根据 x | never = x，最终得到 'a' | 'b'

// 获得对象的函数类型的属性key值

type FunctionPropertyNames<T> = {

  [k in keyof T]: T[k] extends Function ? k : never

}[keyof T];

interface D {

  id: number;

  add(id: number): void;

  remove(id: number): void;

}

type P = FunctionPropertyNames<D>; // 'add' | 'remove'

// 这里的计算过程大致是：

// 将 interface 展开：

// {

//   id: D['id'] extends Function ? 'id' : never, //-> false

//   add: D['add'] extends Function ? 'add' : never, //-> true

//   remove: D['remove'] extends Function ? 'remove' : never //-> true

// }['id' | 'add' | 'remove']

// 计算条件类型：

// {

//   id: never,

//   add: 'add',

//   remove: 'remove'

// }['id' | 'add' | 'remove']

// 根据索引取值：

// never | 'add' | 'remove'

// 根据 never | x = x，最终得到：'add' | 'remove'

“析构“——infer

infer 可以理解为一种“放大镜”机制，可以“捕获”到被“嵌”在各种复杂结构里的类型信息。

// 对象 infer，可以取得对象某个属性值的类型

type ObjectInfer<O> = O extends { x: infer T } ? T : never;

type T1 = ObjectInfer<{x: number}>; // number

// 数组 infer，可以取得数组元素的类型

type ArrayInfer<A> = A extends (infer U)[] ? U : never;

const arr = [1, 'a', true];

type T2 = ArrayInfer<typeof arr>; // number | string | boolean

// tuple infer

type TupleInfer<T> = T extends [infer A, ...(infer B)[]] ? [A, B] : never;

type T3 = TupleInfer<[string, number, boolean]>; // [string, number | boolean]

// 函数 infer，可以取得函数的参数和返回值类型

type FunctionInfer<F> = F extends (...args: infer A) => infer R ? [A, R] : never;

type T4 = FunctionInfer<(a: number, b: string) => boolean>; // [[a: number, b: string], boolean]

// 更多其他的 infer

type PInfer<P> = P extends Promise<infer G> ? G : never;

const p = new Promise<number>(() => {});

type T5 = PInfer<typeof p>; // number

可以发现上面的例子需要使用 infer，是因为我们在“定义”时不知道具体的类型，需要在“调用”时做“推断”。infer 帮我们标注了待推断的类型，最终计算出实际的类型。

嵌套&递归

在“函数体”中，我们其实可以再“调用函数“，形成一种嵌套和递归的机制。

// 取函数第一个参数的类型

type Params<F> = F extends (...args: infer A) => any ? A : never;

type Head<T extends any[]> = T extends [any, ...any[]] ? T[0] : never;

type FirstParam = Head<Params<(name: string, age: number) => void>>; // string

// 递归定义

type List<T> = {

  value: T,

  next: List<T>

} | null;

尾声

文章写到这里基本就结束了，这篇文章的内容可能在平常的开发中会比较少遇到，但是对于补全自己的 TypeScript 体系、开阔视野还是有所帮助的。如果想更多的来些实战演练，推荐看看这个:https://github.com/type-chall...