TypeScript 內建高階型別程式設計範例

2022-09-24 14:01:33

TypeScript 型別程式設計

TypeScript 的型別系統，最基本的是簡單對應 JavaScript 的 基本型別，比如 string、number、boolean 等，然後是新增的 tuple、enum、複合型別、交叉型別、索引型別等 增強型別。

這裡會有一個問題，就是函數宣告支援不同型別的重複編寫問題，比如我的一個函數要接收一個陣列，然後從中取中一個元素。

一旦我們傳入的陣列型別不同，都要寫多一個 type 別名，未免太繁瑣。

type getStrItem = (items: string[]) => string;
type getNumItem = (items: number[]) => number;
// ... 每增加一種型別都要寫多了一個 type 別名
const getStrFirst: getStrItem = (a) => {
    return a[0];
}

為解決這個問題，TypeScript 引入了泛型，讓型別也能成為引數了。

type getItem<T> = (items: T[]) => T
const getStrFirst: getItem<string> = (a) => {
    return a[0];
}

上面的 T 就是一個型別引數，當我們通過 型別別名<具體型別> 形式（上面程式碼對應 getItem<string>），我們就能得到一個具體的型別了。

鑑於 JavaScript 太靈活，TypeScript 實現的是結構型別系統，我們又覺得泛型的簡單推到 T 的粒度還是不夠細，我們希望能夠獲取 T 內部的結構。

於是，TypeScript 在泛型的基礎上，又提供了 型別程式設計，通過一些語法，我們可以拿到 T 下更細粒度的型別，或通過判斷拿到其他型別。

這個也被大家戲稱為 型別體操。可能是因為實現起來花裡胡哨像是在參加體操大賽的原因。

總結一下，從型別能力上的增強的過程來說，就是：

基本型別 -> 泛型 -> 型別程式設計（型別體操）

TypeScript 內建高階型別

TS 程式碼版本為 4.8.2

下面我們來看一下 TypeScript 內建的幾個高階型別，它們用了型別程式設計。

`Pick<Type, Keys>`

Pick 的作用是，從 T 型別（物件型別）中，提取出 K（聯合型別）圈定的 key，返回一個新的物件型別。

這裡我們通過 Pick 提取了需要的 pos 和 radius 物理資訊屬性。

看看 Pick 的實現：

/**
 * From T, pick a set of properties whose keys are in the union K
 */
type Pick<T, K extends keyof T> = {
    [P in K]: T[P];
};

首先我們看等號左側的 <T, K extends keyof T>，型別引數有兩個，T 和 K。

先說型別引數命名。

型別變數命名和寫 JS 變數一樣，隨意起名。但建議首字母大寫，以防止和一些關鍵字混淆（比如 extends, as, infer），這些關鍵詞都是小寫的。

T 通常代表一個要被分析的型別（Type），K 通常代表物件屬性名（Key）。就像數學中函數的 x 和 y 一樣，想不到好的命名就用這倆。

keyof 是型別運運算元，用於提取物件的屬性（key），然後拼裝成聯合型別。

extends 用於限制型別引數的範圍。比如 <T extends string> 表示 T 型別必須是 string 的子類，像字面量的 "a" 或 string 都是 string 的子類。如果不是 string 子類，編譯無法通過。

還有一種是 extends ? : 的類似 JS 中三元運運算元的語法，它在等號的右側，用於實現條件判斷。它和前面提到的 extends 不是同一樣東西，後面我會說到。

Ok，我們整體看看 <T, K extends keyof T> 代表什麼意思。它表示傳入 T 和 K 兩個型別引數，然後 K 必須是 T 的屬性組成的聯合型別中的一部分。

我們再看看等號右邊 { [P in K]: T[P]; };，它是對型別進行 重對映。

in 用於對聯合型別進行遍歷。也就是遍歷我們需要用到的 key，作為索引 P，然後它的值還是用對應的 T[P]。

Exclude<UnionType, ExcludedMembers>

Exclude 的作用是，從聯合型別中剔除掉一些型別。

實現如下：

/**
 * Exclude from T those types that are assignable to U
 */
type Exclude<T, U> = T extends U ? never : T;

這裡涉及到一個經常用到的 條件語法：extends ? :，你可以把它類比為 JS 中的三元表示式（即 condition ? a : b）。

為了更好的講解，我們實現一個型別 IsNumber，判斷一個型別是否為數值型別。

type IsNumber<T> = T extends number ? true : false;
// 使用
type A = IsNumber<1> // true
type B = IsNumber<"str"> // false

T extends number 判斷 T 是否為 number 的子類，如果是的話，返回 true，否則返回 false。

需注意和前面的型別引數上 extends 是完全不同的東西。

回到我們的 Exclude，邏輯就很清楚了，就是判斷 T 是否為 U 的子類，如果是的話，返回 never（效果是被丟棄）；否則返回 T。

你是不是有點奇怪結果，邏輯看起來不應該是 "a" | "b" | "c" 不是 "b" 的子類，返回 "a" | "b" | "c" 嗎？怎麼程式設計了 "a" | "c"？

其實這是聯合型別的特殊邏輯，如果聯合型別使用了 extends，它就會被打散，變成多個獨立的型別進行判斷，最後再組合起來。

所以真正邏輯是， "a" | "b" | "c" 被打散，變成依次判斷 "a" 、"b"、"c" 是否為 "b" 的子類，分別得到 "a" 、never、"c"，然後聯合起來，就變成了 "a" | "c"。

ReturnType<Type>

獲取函數型別的返回值型別。

實現為：

/**
 * Obtain the return type of a function type
 */
type ReturnType<T extends (...args: any) => any> = T extends (...args: any) => infer R ? R : any;

等號左側的 (...args: any) => any 代表一個任意函數型別，用於限制傳入引數的型別。

然後我們看到了一個新的關鍵詞 infer，代表參照的意思，用於型別推導。

extends 和 infer 搭配，可以實現 模式匹配，如果 extends 匹配成功，infer 就能推導獲得對應的型別。

如果你瞭解 JS 的正規表示式，你會發現它們很像，infer 好比是捕獲組。

'ABC'.replace(/A(.)C/, '$1') 
// 'B'。提取了模式上匹配的一個字串

在 T extends (...args: any) => infer R ? R : any; 中，我們給返回值部分設定了 infer，並提供了一個區域性變數 R。

如果 extends 條件判斷是繼承關係，那麼變數 R 就會被賦值函數的返回值。

後面的判斷為真的分支（? 後面的表示式）就能拿到這個 R。判斷為假的分支就無法拿到，因為匹配失敗了。

這個 extends + infer 其實就是型別體操的精髓，可以在傳入型別 T 繼續拆分，拿到更細粒度的型別。