类型体操：探究 TypeScript 内置高级类型-typescript 类型体操

大家好，我是前端西瓜哥，今天来做做 TS 类型体操。

TypeScript 类型编程

TypeScript 的类型系统，最基本的是简单对应 JavaScript 的基本类型，比如 string、number、boolean 等，然后是新增的 tuple、enum、复合类型、交叉类型、索引类型等增强类型。

这里会有一个问题，就是函数声明支持不同类型的重复编写问题，比如我的一个函数要接收一个数组，然后从中取中一个元素。

一旦我们传入的数组类型不同，都要写多一个 type 别名，未免太繁琐。

type getStrItem = (items: string[]) => string;
type getNumItem = (items: number[]) => number;
// ... 每增加一种类型都要写多了一个 type 别名
const getStrFirst: getStrItem = (a) => {
    return a[0];
}

为解决这个问题，TypeScript 引入了泛型，让类型也能成为参数了。

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

上面的 T 就是一个类型参数，当我们通过类型别名<具体类型> 形式（上面代码对应 getItem<string>），我们就能得到一个具体的类型了。

鉴于 JavaScript 太灵活，TypeScript 实现的是结构类型系统，我们又觉得泛型的简单推到 T 的粒度还是不够细，我们希望能够获取 T 内部的结构。

于是，TypeScript 在泛型的基础上，又提供了类型编程，通过一些语法，我们可以拿到 T 下更细粒度的类型，或通过判断拿到其他类型。

这个也被大家戏称为类型体操。可能是因为实现起来花里胡哨像是在参加体操大赛的原因。

总结一下，从类型能力上的增强的过程来说，就是：

基本类型 -> 泛型 -> 类型编程（类型体操）

TypeScript 内置高级类型

TS 代码版本为 4.8.2

下面我们来看一下 TypeScript 内置的几个高级类型，它们用了类型编程。

Pick<Type, Keys>

Pick 的作用是，从 T 类型（对象类型）中，提取出 K（联合类型）圈定的 key，返回一个新的对象类型。

这里我们通过 Pick 提取了需要的 pos 和 radius 物理信息属性。

看看 Pick 的实现：

/**
 * 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];
};

首先我们看等号左侧的 <T, K extends keyof T>，类型参数有两个，T 和 K。

先说类型参数命名。

类型变量命名和写 JS 变量一样，随意起名。但建议首字母大写，以防止和一些关键字混淆（比如 extends, as, infer），这些关键词都是小写的。

T 通常代表一个要被分析的类型（Type），K 通常代表对象属性名（Key）。就像数学中函数的 x 和 y 一样，想不到好的命名就用这俩。

keyof 是类型运算符，用于提取对象的属性（key），然后拼装成联合类型。

extends 用于限制类型参数的范围。比如 <T extends string> 表示 T 类型必须是 string 的子类，像字面量的 "a" 或 string 都是 string 的子类。如果不是 string 子类，编译无法通过。

还有一种是 extends ? : 的类似 JS 中三元运算符的语法，它在等号的右侧，用于实现条件判断。它和前面提到的 extends 不是同一样东西，后面我会说到。

Ok，我们整体看看 <T, K extends keyof T> 代表什么意思。它表示传入 T 和 K 两个类型参数，然后 K 必须是 T 的属性组成的联合类型中的一部分。

我们再看看等号右边 { [P in K]: T[P]; };，它是对类型进行重映射。

in 用于对联合类型进行遍历。也就是遍历我们需要用到的 key，作为索引 P，然后它的值还是用对应的 T[P]。

Exclude<UnionType, ExcludedMembers>

Exclude 的作用是，从联合类型中剔除掉一些类型。

实现如下：

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

这里涉及到一个经常用到的条件语法：extends ? :，你可以把它类比为 JS 中的三元表达式（即 condition ? a : b）。

为了更好的讲解，我们实现一个类型 IsNumber，判断一个类型是否为数值类型。

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

T extends number 判断 T 是否为 number 的子类，如果是的话，返回 true，否则返回 false。

需注意和前面的类型参数上 extends 是完全不同的东西。

回到我们的 Exclude，逻辑就很清楚了，就是判断 T 是否为 U 的子类，如果是的话，返回 never（效果是被丢弃）；否则返回 T。

你是不是有点奇怪结果，逻辑看起来不应该是 "a" | "b" | "c" 不是 "b" 的子类，返回 "a" | "b" | "c" 吗？怎么编程了 "a" | "c"？

其实这是联合类型的特殊逻辑，如果联合类型使用了 extends，它就会被打散，变成多个独立的类型进行判断，最后再组合起来。

所以真正逻辑是， "a" | "b" | "c" 被打散，变成依次判断 "a" 、"b"、"c" 是否为 "b" 的子类，分别得到 "a" 、never、"c"，然后联合起来，就变成了 "a" | "c"。

ReturnType<Type>

获取函数类型的返回值类型。

实现为：

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

等号左侧的 (...args: any) => any 代表一个任意函数类型，用于限制传入参数的类型。

然后我们看到了一个新的关键词 infer，代表引用的意思，用于类型推导。

extends 和 infer 搭配，可以实现模式匹配，如果 extends 匹配成功，infer 就能推导获得对应的类型。

如果你了解 JS 的正则表达式，你会发现它们很像，infer 好比是捕获组。

'ABC'.replace(/A(.)C/, '$1') 
// 'B'。提取了模式上匹配的一个字符串

在 T extends (...args: any) => infer R ? R : any; 中，我们给返回值部分设置了 infer，并提供了一个局部变量 R。

如果 extends 条件判断是继承关系，那么变量 R 就会被赋值函数的返回值。

后面的判断为真的分支（? 后面的表达式）就能拿到这个 R。判断为假的分支就无法拿到，因为匹配失败了。

这个 extends + infer 其实就是类型体操的精髓，可以在传入类型 T 继续拆分，拿到更细粒度的类型。

类型体操：探究 TypeScript 内置高级类型

TypeScript 类型编程

TypeScript 内置高级类型

Pick<Type, Keys>

Exclude<UnionType, ExcludedMembers>

ReturnType<Type>

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