Typescript 的类型编程可以理解为一门有限的函数式编程语言。
本文假定读者已经使用过 typescript 并且了解基础的类型概念,不会介绍基础概念,主要专注于介绍如何进行系统化的类型编程。示例主要来源于官网、类型挑战仓库以及日常开发。
既然称作类型编程,那自然和普通编程语言一样,用于类型变量定义语句、类型表达式、类型函数等等,本小结将详细讲述类型编程的一些基础知识。
希望通过本文能够帮助读者更好的理解 TS 的类型,让日常开发中的类型操作更加容易。
看大佬们用 ts 类型实现编译器,看起来非常其实(确实厉害=_=),不过理解这篇文章的思想后,读者们也可以实现~文章最后一个示例实现了一个 简易加法表达式求值器。
TS 定义类型的方式有多种:
TS 提供了大量的基础类型,可以直接在定义类型变量时使用(关于基础类型的详细介绍可以查阅 TS 文档):
// 使用 type 定义类型变量,类型是一个字面亮类型 '123'
type TypeA = '123'
// 使用 interface 定义类型变量
interface TypeB {
a: string
}
// 将对象类型
// {
// b: number
// c: TypeA
// }
// 赋值给 TypeC
// TypeA 是上面定义的类型变量,可以直接使用
type TypeC = {
b: number
c: TypeA
}
// 类型变量可以直接赋值给另一个类型变量
type D = TypeB
// 将函数类型赋值给 E
type E = (a: string) => void;
基于 TS 的基础类型以及 type
等关键字,就可以定义自定义的类型变量。
ts 中也定义了大量类型操作,例如 &(对象类型合并)、|(联合类型)等等,这些操作可以操作 TS 的类型。
& 合并多个类型对象的键到一个类型对象中。
type A = { a: number }
type B = { b: string }
type C = A & B;
// C 包含 A 和 B 定义的所有键
/**
* C = {
a: number;
b: string;
}
*/
const c: C = {
a: 1,
b: '1'
}
注意使用 & 时,两个类型的键如果相同,但类型不同,会报错:
type A = { a: number }
type B = { a: string }
type C = A & B;
/**
报错:
Type 'number' is not assignable to type 'never'.(2322)
input.tsx(62, 3): The expected type comes from property 'a' which is declared here on type 'C'
(property) a: never
*/
const c: C = {
a: 1 // error
}
|
将多个类型组成联合类型:
type A = string | number;
type B = string;
此时类型 A 既可以是 string
又可以是 number
,类型 B 是类型 A 的子集,所有能赋值给类型 B 的值都可以赋值给类型 A。
keyof
可以获取某些对象类型的键:
interface People {
a: string;
b: string;
}
// 返回 'a' | 'b'
type KeyofPeople = keyof People;
// type KeyofPeople = 'a' | 'b';
用这种方式可以获取某个类型的所有键。
注意 keyof 只能对类型使用,如果想要对值使用,需要先使用 typeof 获取类型。
typeof
可以获取值的类型。
// 获取对象的类型
const obj = { a: '123', b: 123 }
type Obj = typeof obj;
/**
type Obj = {
a: string;
b: number;
}
*/
// 获取函数的类型
function fn(a: Obj, b: number) {
return true;
}
type Fn = typeof fn;
/**
type Fn = (a: Obj, b: number) => boolean
*/
// ...获取各种值的类型
注意对于 enum
需要先进行 typeof
操作获取类型,才能通过 keyof
等类型操作完成正确的类型计算(因为 enum 可以是类型也可以是值,如果不使用 typeof 会当值计算):
enum E1 {
A,
B,
C
}
type TE1 = keyof E1;
/**
拿到的是错误的类型
type TE1 = "toString" | "toFixed" | "toExponential" | "toPrecision" | "valueOf" | "toLocaleString"
*/
type TE2 = keyof typeof E1;
/**
拿到的是正确的类型
type TE2 = "A" | "B" | "C"
*/
元组可以视为长度确定的数组,元组中的每一项可以是任意类型。通过 [...元组, ...元组] 语法可以合并两个元组。
结合元组展开以及 infer 类型推断,可以实现类型中的数组操作,比如 pop(),后文介绍 infer 时将详细介绍。
type TupleA = [1, 2, 3]
type TupleB = [...TupleA, 4]
/**
type TupleB = [1, 2, 3, 4]
*/
type TupleC = [0, ...TupleA]
/**
type TupleC = [0, 1, 2, 3]
*/
在对象类型中,可以通过 [临时类型变量 in 联合类型]
语法来遍历对象的键,示例如下:
// 下述示例遍历 '1' | '2' | 3' 三个值,然后依次赋值给 K,K 作为一个临时的类型变量可以在后面直接使用
/**
下述示例最终的计算结果是:
type MyType = {
1: "1";
2: "2";
3: "3";
}
因为 K 类型变量的值在每次遍历中依次是 '1', '2', '3' 所以每次遍历时对象的键和值分别是 { '1': '2' } { '2': '2' } 和 { '3': '3' },
最终结果是这个三个结果取 &
*/
type MyType = {
// 注意能遍历的类型只有 string、number、symbol,也就是对象键允许的类型
[K in '1' | '2' | '3']: K
}
[in] 常常和 keyof 搭配使用,遍历某一个对象的键,做相应的计算后得到新的类型,如下:
type Obj = {
a: string;
b: number;
}
/**
遍历 Obj 的所有键,然后将所有键对应的值的类型改成 boolean | K,返回结果如下:
type MyObj = {
a: boolean | "a";
b: boolean | "b";
}
这样我们就实现了给 Obj 的所有值的类型加上 | boolean 的效果
*/
type MyObj = {
[K in keyof Obj]: boolean | K
}
in 后面还可以接 as,as 后面可以接类型表达式(文档:https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/2/mapped-types.html#key-remapping-via-as)
type Getters<Type> = {
[Property in keyof Type as `get${Capitalize<string & Property>}`]: () => Type[Property]
};
TS 的泛型可以类比 Javascript 中的函数
使用定义泛型:
// 接口泛型
interface Obj1<T> {
a: T
}
// 使用 type 也能定义泛型
type Type1<T> = { b: T }
// 函数泛型
type Fn1 = <T>(...args: any[]) => any;
// 泛型也可以有默认值,这样如果没有指定泛型参数,默认是 string
interface Obj1<T = string> {
a: T
}
通过 extends 可以约束泛型:
// extends 后可以接类型表达式
type Fn2 = <T extends string | number>(...args: any[]) => any;
// 泛型可以和函数泛型结合
type Fn3<I> = <T extends string | number>(...args: T[]) => I;
在 <>
中定义的泛型变量可以视为一个局部函数变量,例如上例中的 T
,可以作为类型表达式在后续所有涉及类型的地方使用。
通过 泛型名<类型表达式>
即可使用泛型生成新类型,如下:
type Fn3<I> = <T extends string | number>(...args: T[]) => I;
type MyFn = Fn3<boolean>;
/** 可以看到 Fn3 中的类型已经被替换成了 boolean,也就是我们指定的参数类型
type MyFn = <T extends string | number>(...args: T[]) => boolean
*/
// 使用新类型
const myfn: MyFn = (a: any) => true;
上例中,返回的 MyFn 是一个新类型,可以直接使用新类型进行类型计算,或者进行类型限定。
泛型调用支持递归:
type RecursiveGenerics<T> = T extends string ? T : RecursiveGenerics<T>;
在上个例子中,我们定义了一个泛型 RecursiveGenerics<T>
,当 T 是 string 的时候,RecursiveGenerics<T>
返回 T,否则返回一个递归的结果!
例如递归我们就可以做很多有意思的事情了,比如类型对象的深度优先遍历、实现循环等等。下面我们给斐波那契数列
计算的例子:
// 辅助函数,暂时不用关心
type NumberToArray<T, I extends any[] = []> = T extends T ? I['length'] extends T ? I : NumberToArray<T, [any, ...I]> : never;
type Add<A, B> = [...NumberToArray<A>, ...NumberToArray<B>]['length']
type Sub1<T extends number> = NumberToArray<T> extends [infer _, ...infer R] ? R['length'] : never;
type Sub2<T extends number> = NumberToArray<T> extends [infer _, infer __, ...infer R] ? R['length'] : never;
// 计算斐波那契数列
type Fibonacci<T extends number> =
T extends 1 ? 1 :
T extends 2 ? 1 :
Add<Fibonacci<Sub1<T>>, Fibonacci<Sub2<T>>>;
type Fibonacci9 = Fibonacci<9>;
/** 得到结果
type Fibonacci9 = 34
*/
上述示例中我们成功使用类型完成了斐波那契数列的计算:
重点是下面几句,根据条件类型判断递归条件,然后调用递归。
下述示例使用的条件类型判断边界,下一小节会介绍条件类型
// 辅助函数,暂时不用关心
type NumberToArray<T, I extends any[] = []> = T extends T ? I['length'] extends T ? I : NumberToArray<T, [any, ...I]> : never;
type Add<A, B> = [...NumberToArray<A>, ...NumberToArray<B>]['length']
type Sub1<T extends number> = NumberToArray<T> extends [infer _, ...infer R] ? R['length'] : never;
type Sub2<T extends number> = NumberToArray<T> extends [infer _, infer __, ...infer R] ? R['length'] : never;
// 计算斐波那契数列
type Fibonacci<T extends number> =
T extends 1 ? 1 :
T extends 2 ? 1 :
Add<Fibonacci<Sub1<T>>, Fibonacci<Sub2<T>>>;
type Fibonacci9 = Fibonacci<9>;
/** 得到结果
type Fibonacci9 = 34
*/
使用 extends 三元表达式能够进行条件的判断,并返回一个新类型,语法如下:
类型表达式1 extends 类型表达式2 ? 类型表达式 : 类型表达式
示例:
type C = 'a' extends 'a' | 'b' ? true : false
/**
type C = true
*/
这里有几个注意点:
可以使用 infer 关键字推断条件类型中的某一个条件类型,然后将该类型赋值给一个临时的类型变量。类型推断可以用于 extends 后任何可以使用类型表达式的位置,示例:
type Flatten<Type> = Type extends Array<infer Item> ? Item : Type;
上述示例中,当 type 满足 Array模式时,将会自动推断出 T 的类型,并赋值给 Item。例如:
type T = Flatten<string[]>;
/* T = string, 因为推断出 string[] = Array<string>,所以 Item = string,类型返回 Item */
注意:infer 只能在条件类型里面使用。
通过 infer 关键字,可以实现很多的内置类型的操作,比如 Parameters、ReturnType 等,实现方式如下:
// 自动推断参数 P 的类型,如果是则泛型返回值是 P
type MyParameters<T> = T extends (...args: infer P) => any ? P : never;
/**
推断参数的类型成功
type Params = [a: string, b: number]
*/
type Params = MyParameters<(a: string, b: number) => void>;
// 同样的方式,我们可以推断 ReturnType
type MyReturnType<T> = T extends (...args: any[]) => infer R ? R : never;
/**
团队返回值的类型成功
type Ret = void
*/
type Ret = MyReturnType<(a: string, b: number) => void>;
infer 的能力很强大,可以推断任何类型表达式,例如 infer 还可以和元组或者模版字符串结合,两个示例如下:
// 计算元组中的第一个元素
type Head<T extends any[]> = T extends [infer F, ...infer R] ? F : never;
// 解析 `1 + 2 + 3` 形式的字符串,并返回 AST
type Parse<T extends string> = T extends `${infer ExpressionA} + ${infer ExpressionB}` ? {
type: 'operator',
left: Parse<ExpressionA>,
right: Parse<ExpressionB>
}: {
type: 'expression',
value: T
};
上述示例中,Head<T>
的计算使用了上文提到的元组展开与合并
知识点,然后结合本小节的infer
,就可以推断出数组的第一个元素。Parse<T>
中使用了条件类型
、递归
知识点,再结合本小节的infer
,就可以实现一个简单的加法表达式解析器。主要实现是:T extends ${infer ExpressionA} + ${infer ExpressionB}
,如果字符串满足 A + B
的模式,即可通过 infer
推断出 A 和 B 的字符串。
如果条件类型的参数是一个联合类型,则条件类型的计算结果相当于,如下:
// 这里等价于 (string exetends any ? string[] : never) | (number exetends any ? number[] : never)
type ToArray<Type> = Type extends any ? Type[] : never;
// 计算结果是 string[] | number[]
type StrArrOrNumArr = ToArray<string | number>;
利用这个特性我们可以实现一些有意思的功能,比如 Excludes
:
type Exclude<T, I> = T extends I ? never : T;
type T0 = Exclude<"a" | "b" | "c", "a">;
/**
type T0 = "b" | "c"
*/
原理是联合类型的每一个类型都会计算一次 extends,然后将最终的结果做联合,never 在联合过程中会去除。
类型表达式 仅是是本文给出的概念,便于读者进一步理解类型编程。目前官网文档中没有体现类似的概念,如果有不正确的地方,欢迎读者指正。笔者认为类型表达式是本文中最核心的一个概念,理解了此概念后,类型计算的问题都将迎刃而解。
值是一个类型的表达式就是类型表达式,通常:
A | B
是一个类型表达式,会返回一个新的类型A<string>
是一个类型表达式A extend string ? true : false
是一个类型表达式,返回值是类型 true 或者 false在需要使用类型的地方,我们就可以使用类型表达式:
type A = B
,B 就可以是一个类型表达式,比如 type A = string | Record<string, string>
A<B>
,B 就可以是一个类型表示,比如 A<string | number | boolean>
A extend B ? C : D
,A、B、C、D 均可以是类型表达式总而言之,所有使用类型的地方,都可以使用类型表达式
,比如类型变量赋值、条件类型、函数参数/返回值类型 等等位置。利用 TS 类型表达式的概念,我们就可以进行强大的类型编程能力。
下面通过几个示例来帮助理解类型表达式的概念。
首先可以拿上面的斐波那契数列计算作为第一个示例:
type Fibonacci9 = Fibonacci<9>;
// Fibonacci<9> 是一个类型表达式,那么可以将其作为 Fibonacci 的输入,如下:
type Fibonacci99 = Fibonacci<Fibonacci<9>>; // 等价于 type Fibonacci99 = Fibonacci<Fibonacci9>
Fibonacci<9>
是一个类型表达式,我们可以将这个类型表达式作为泛型的输入,所以 Fibonacci<Fibonacci<9>>
也是合法的!由此我们可以拓展,所有合法的类型表达式都可以在这里使用。
另一个示例是条件类型,我们前面介绍了条件类型的语法是:类型表达式1 extends 类型表达式2 ? 类型表达式3 : 类型表达式
。
type MyType = Fibonacci<9> extends Fibonacci<9> ? Fibonacci<10> : Fibonacci<8>;
示例中的四个位置都可以使用类型表达式。
基于类型表达式的概念,我们可以通过堆砌小的类型表达式,完成复杂的类型编程操作!
通过泛型 + 函数参数,可以定义一个类型变量,并且由函数参数自动推导类型变量的值:
function identity<Type>(arg: Type): Type {
return arg;
}
通过传入一个 string 类型的参数,可以推导出 Type=string ,同时这个类型参数可以在用于组合其他类型!
这个特性非常有用,有时候我们需要推断出函数参数的类型,并将其保存到一个临时类型变量中时,这个特性就可以很方便的实现,下面实战的链式调用中用到了这个特性。
如下,T 中可保存上一次调用 option 后的值,然后通过类型递归,扩展 T 的类型,当最后调用 get() 时,拿到的就是扩展后的 T 的类型:
type Chainable<T = {}> = {
option<K extends string, V extends any>(key: K, value: V): Chainable<T & { [key in K]: V }>
get(): T
}
上述示例中,我们使用了默认泛型 + 递归两个特性,利用递归保存上下文,我们就可以实现对已有类型变量的扩展。利用这个特性我们可以保存链式调用中的上下文。
通过 key in keyof T as xxx
形式可以重写 key。可以通过这种形式来实现动态更改对象类型的 key,比如实现 OptionalKeys
或者 RequiresKeys
或者 ReadonlyKeys
。
type IsOptional<T, K extends keyof T> = Partial<Pick<T, K>> extends Pick<T, K> ? true : false;
type OptionalKeys<T> = keyof {
[K in keyof T as IsOptional<T, K> extends true ? K : never]: T[K];
};
type RequiredKeys<T> = {
[K in keyof T]: IsOptional<T, K> extends true ? never : T[K]
}
这里注意 as 后面可以接一个类型表达式,我们可以通过临时变量 K 以及辅助的类型表达式,实现对键的复杂的操作,比如增加、删除特定的键,将特定的键标记为可选,将特定的键标记为 readonly 等等。
上述根据条件将 K 的类型重写为 never 可以去掉该 key,但是注意将值的返回类型设置成 never 是无法更改 key 的数量的,如下:
type RequiredKeys<T> = {
[K in keyof T]: IsOptional<T, K> extends true ? never : T[K]
}
返回的 never 值将会变为 undefined。
参考:https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/utility-types.html#excludetype-excludedunion
常用的有:
我们上面的示例中自己实现了 ReturnType、Parameters,其他的内置类型的实现也类似。基于上述的基础知识,我们都可以自行实现。
使用 Partial 只能将所有参数标记为可选,如何只标记一部分参数呢?可以如下实现:
type Include<T, I> = T extends I ? T : never;
type MyPartial<T, I> = {
[for K in Exclude<keyof T, I>]: T[K]
} & {
[for K in Include<keyof T, I>]?: T[K]
}
上述示例将 T 的键分成两部分,如果属于 I 则标记成可选,如果不是则为必须的。
题目:https://github.com/type-challenges/type-challenges/blob/master/questions/12-medium-chainable-options/README.md
type Chainable<T = {}> = {
option<K extends string, V extends any>(key: K, value: V): Chainable<T & { [key in K]: V }>
get(): T
}
利用了 TS 函数的范性自动推断能力以及递归函数存储能力。
type Head<T extends any[]> = T extends [infer F, ...infer R] ? F : never;
type Rest<T extends any[]> = T extends [infer F, ...infer R] ? R : never;
declare function Currying<T extends any[], P extends boolean>(fn: (...args: T) => P): CurryingRet<T, P>;
type CurryingRet<T extends any[], P> = T['length'] extends 0 ? P : (arg0: Head<T>) => CurryingRet<Rest<T>, P> ;
这里实现的是简化版本,更详细的实现可以参考文章:https://medium.com/free-code-camp/typescript-curry-ramda-types-f747e99744ab。
Head 和 Rest 的计算上文有详细介绍,这里我们主要利用了递归 + 函数泛型自动推断的特性。
实现:Calculator<'1 + 2 + 3'>
输出 6。
先上效果:
实现思路:
/* _____________ Your Code Here _____________ */
type ASTExpressionNode = {
type: 'operator' | 'expression';
left?: ASTExpressionNode;
right?: ASTExpressionNode;
value?: keyof NumberMap;
}
type Parse<T> = T extends `${infer ExpressionA} + ${infer ExpressionB}` ? {
type: 'operator',
left: Parse<ExpressionA>,
right: Parse<ExpressionB>
}: {
type: 'expression',
value: T extends keyof NumberMap ? T : never
};
type NumberToArray<T, I extends any[] = []> = I['length'] extends T ? I : NumberToArray<T, [any, ...I]>;
type Add<A, B> = [...NumberToArray<A>, ...NumberToArray<B>]['length'];
type GetValue<T extends ASTExpressionNode> = T['value'] extends string ? T['value'] : never;
type GetLeft<T extends ASTExpressionNode> = T['left'] extends ASTExpressionNode ? T['left'] : never;
type GetRight<T extends ASTExpressionNode> = T['right'] extends ASTExpressionNode ? T['right'] : never;
type NumberMap = {
'0': 0,
'1': 1,
'2': 2,
'3': 3,
'4': 4,
};
type Evaluate<T extends ASTExpressionNode> = T['type'] extends 'expression' ? NumberMap[`${GetValue<T>}`] : Add<Evaluate<GetLeft<T>>, Evaluate<GetRight<T>>>;
type Calculator<T extends string> = Evaluate<Parse<T>>;
type test1 = Parse<'1 + 2'>;
/** 返回
type test1 = {
type: 'operator';
left: {
type: 'expression';
value: "1";
};
right: {
type: 'expression';
value: "2";
};
}
*/
type test2 = Calculator<'1 + 2 + 3'>
/** 返回
type test2 = 6
*/
这里我们利用了上面提到的几乎所有知识点:
感兴趣的同学还可以自行实现减法、乘法、除法、取模等操作~
封装常用的 TS 类型操作。
地址: https://github.com/millsp/ts-toolbelt。
用于自动生成 TS 的类型。
地址: https://github.com/mistlog/typetype。
本文由哈喽比特于3年以前收录,如有侵权请联系我们。
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/C7aJLf0ybt1i191tcQvwVQ
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