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TypeScript 中文使用手册 高级类型(一)

交叉类型(Intersection Types)

交叉类型是将多个类型合并为一个类型。 这让我们可以把现有的多种类型叠加到一起成为一种类型,它包含了所需的所有类型的特性。 例如,Person & Serializable & Loggable同时是PersonSerializableLoggable。 就是说这个类型的对象同时拥有了这三种类型的成员。

我们大多是在混入(mixins)或其它不适合典型面向对象模型的地方看到交叉类型的使用。 (在JavaScript里发生这种情况的场合很多!) 下面是如何创建混入的一个简单例子(“target”: “es5”):

function extend<First, Second>(first: First, second: Second): First & Second {
    const result: Partial<First & Second> = {};
    for (const prop in first) {
        if (first.hasOwnProperty(prop)) {
            (result as First)[prop] = first[prop];
        }
    }
    for (const prop in second) {
        if (second.hasOwnProperty(prop)) {
            (result as Second)[prop] = second[prop];
        }
    }
    return result as First & Second;
}

class Person {
    constructor(public name: string) { }
}

interface Loggable {
    log(name: string): void;
}

class ConsoleLogger implements Loggable {
    log(name) {
        console.log(`Hello, I'm ${name}.`);
    }
}

const jim = extend(new Person('Jim'), ConsoleLogger.prototype);
jim.log(jim.name);

联合类型(Union Types)

联合类型与交叉类型很有关联,但是使用上却完全不同。 偶尔你会遇到这种情况,一个代码库希望传入numberstring类型的参数。 例如下面的函数:

/**
 * Takes a string and adds "padding" to the left.
 * If 'padding' is a string, then 'padding' is appended to the left side.
 * If 'padding' is a number, then that number of spaces is added to the left side.
 */
function padLeft(value: string, padding: any) {
    if (typeof padding === "number") {
        return Array(padding + 1).join(" ") + value;
    }
    if (typeof padding === "string") {
        return padding + value;
    }
    throw new Error(`Expected string or number, got '${padding}'.`);
}

padLeft("Hello world", 4); // returns "    Hello world"

padLeft存在一个问题,padding参数的类型指定成了any。 这就是说我们可以传入一个既不是number也不是string类型的参数,但是TypeScript却不报错。

let indentedString = padLeft("Hello world", true); // 编译阶段通过,运行时报错

在传统的面向对象语言里,我们可能会将这两种类型抽象成有层级的类型。 这么做显然是非常清晰的,但同时也存在了过度设计。 padLeft原始版本的好处之一是允许我们传入原始类型。 这样做的话使用起来既简单又方便。 如果我们就是想使用已经存在的函数的话,这种新的方式就不适用了。

代替any, 我们可以使用_联合类型_做为padding的参数:

/**
 * Takes a string and adds "padding" to the left.
 * If 'padding' is a string, then 'padding' is appended to the left side.
 * If 'padding' is a number, then that number of spaces is added to the left side.
 */
function padLeft(value: string, padding: string | number) {
    // ...
}

let indentedString = padLeft("Hello world", true); // errors during compilation

联合类型表示一个值可以是几种类型之一。 我们用竖线(|)分隔每个类型,所以number | string | boolean表示一个值可以是numberstring,或boolean

如果一个值是联合类型,我们只能访问此联合类型的所有类型里共有的成员。

interface Bird {
    fly();
    layEggs();
}

interface Fish {
    swim();
    layEggs();
}

function getSmallPet(): Fish | Bird {
    // ...
}

let pet = getSmallPet();
pet.layEggs(); // okay
pet.swim();    // errors

这里的联合类型可能有点复杂,但是你很容易就习惯了。 如果一个值的类型是A | B,我们能够_确定_的是它包含了AB中共有的成员。 这个例子里,Bird具有一个fly成员。 我们不能确定一个Bird | Fish类型的变量是否有fly方法。 如果变量在运行时是Fish类型,那么调用pet.fly()就出错了。

类型守卫与类型区分(Type Guards and Differentiating Types)

联合类型适合于那些值可以为不同类型的情况。 但当我们想确切地了解是否为Fish时怎么办? JavaScript里常用来区分2个可能值的方法是检查成员是否存在。 如之前提及的,我们只能访问联合类型中共同拥有的成员。

let pet = getSmallPet();

// 每一个成员访问都会报错
if (pet.swim) {
    pet.swim();
}
else if (pet.fly) {
    pet.fly();
}

为了让这段代码工作,我们要使用类型断言:

let pet = getSmallPet();

if ((pet as Fish).swim) {
    (pet as Fish).swim();
} else if ((pet as Bird).fly) {
    (pet as Bird).fly();
}

用户自定义的类型守卫

这里可以注意到我们不得不多次使用类型断言。 假若我们一旦检查过类型,就能在之后的每个分支里清楚地知道pet的类型的话就好了。

TypeScript里的_类型守卫_机制让它成为了现实。 类型守卫就是一些表达式,它们会在运行时检查以确保在某个作用域里的类型。

使用类型判定

要定义一个类型守卫,我们只要简单地定义一个函数,它的返回值是一个_类型谓词_:

function isFish(pet: Fish | Bird): pet is Fish {
    return (pet as Fish).swim !== undefined;
}

在这个例子里,pet is Fish就是类型谓词。 谓词为parameterName is Type这种形式,parameterName必须是来自于当前函数签名里的一个参数名。

每当使用一些变量调用isFish时,TypeScript会将变量缩减为那个具体的类型,只要这个类型与变量的原始类型是兼容的。

// 'swim' 和 'fly' 调用都没有问题了

if (isFish(pet)) {
    pet.swim();
}
else {
    pet.fly();
}

注意TypeScript不仅知道在if分支里petFish类型; 它还清楚在else分支里,一定_不是_Fish类型,一定是Bird类型。

使用in操作符

in操作符可以作为类型细化表达式来使用。

对于n in x表达式,其中n是字符串字面量或字符串字面量类型且x是个联合类型,那么true分支的类型细化为有一个可选的或必须的属性nfalse分支的类型细化为有一个可选的或不存在属性n

function move(pet: Fish | Bird) {
    if ("swim" in pet) {
        return pet.swim();
    }
    return pet.fly();
}

typeof类型守卫

现在我们回过头来看看怎么使用联合类型书写padLeft代码。 我们可以像下面这样利用类型断言来写:

function isNumber(x: any): x is number {
    return typeof x === "number";
}

function isString(x: any): x is string {
    return typeof x === "string";
}

function padLeft(value: string, padding: string | number) {
    if (isNumber(padding)) {
        return Array(padding + 1).join(" ") + value;
    }
    if (isString(padding)) {
        return padding + value;
    }
    throw new Error(`Expected string or number, got '${padding}'.`);
}

然而,必须要定义一个函数来判断类型是否是原始类型,这太痛苦了。 幸运的是,现在我们不必将typeof x === "number"抽象成一个函数,因为TypeScript可以将它识别为一个类型守卫。 也就是说我们可以直接在代码里检查类型了。

function padLeft(value: string, padding: string | number) {
    if (typeof padding === "number") {
        return Array(padding + 1).join(" ") + value;
    }
    if (typeof padding === "string") {
        return padding + value;
    }
    throw new Error(`Expected string or number, got '${padding}'.`);
}

这些_typeof类型守卫_只有两种形式能被识别:typeof v === "typename"typeof v !== "typename""typename"必须是"number""string""boolean""symbol"。 但是TypeScript并不会阻止你与其它字符串比较,语言不会把那些表达式识别为类型守卫。

instanceof类型守卫

如果你已经阅读了typeof类型守卫并且对JavaScript里的instanceof操作符熟悉的话,你可能已经猜到了这节要讲的内容。

_instanceof类型守卫_是通过构造函数来细化类型的一种方式。 比如,我们借鉴一下之前字符串填充的例子:

interface Padder {
    getPaddingString(): string
}

class SpaceRepeatingPadder implements Padder {
    constructor(private numSpaces: number) { }
    getPaddingString() {
        return Array(this.numSpaces + 1).join(" ");
    }
}

class StringPadder implements Padder {
    constructor(private value: string) { }
    getPaddingString() {
        return this.value;
    }
}

function getRandomPadder() {
    return Math.random() < 0.5 ?
        new SpaceRepeatingPadder(4) :
        new StringPadder("  ");
}

// 类型为SpaceRepeatingPadder | StringPadder
let padder: Padder = getRandomPadder();

if (padder instanceof SpaceRepeatingPadder) {
    padder; // 类型细化为'SpaceRepeatingPadder'
}
if (padder instanceof StringPadder) {
    padder; // 类型细化为'StringPadder'
}

instanceof的右侧要求是一个构造函数,TypeScript将细化为:

  1. 此构造函数的prototype属性的类型,如果它的类型不为any的话
  2. 构造签名所返回的类型的联合

可以为null的类型

TypeScript具有两种特殊的类型,nullundefined,它们分别具有值nullundefined。 默认情况下,类型检查器认为nullundefined可以赋值给任何类型。 nullundefined是所有其它类型的一个有效值。 这也意味着,你阻止不了将它们赋值给其它类型,就算是你想要阻止这种情况也不行。 null的发明者,Tony Hoare,称它为价值亿万美金的错误

--strictNullChecks标记可以解决此错误:当你声明一个变量时,它不会自动地包含nullundefined。 你可以使用联合类型明确的包含它们:

let s = "foo";
s = null; // 错误, 'null'不能赋值给'string'
let sn: string | null = "bar";
sn = null; // 可以

sn = undefined; // error, 'undefined'不能赋值给'string | null'

注意,按照JavaScript的语义,TypeScript会把nullundefined区别对待。 string | nullstring | undefinedstring | undefined | null是不同的类型。

可选参数和可选属性

使用了--strictNullChecks,可选参数会被自动地加上| undefined:

function f(x: number, y?: number) {
    return x + (y || 0);
}
f(1, 2);
f(1);
f(1, undefined);
f(1, null); // error, 'null' is not assignable to 'number | undefined'

可选属性也会有同样的处理:

class C {
    a: number;
    b?: number;
}
let c = new C();
c.a = 12;
c.a = undefined; // error, 'undefined' is not assignable to 'number'
c.b = 13;
c.b = undefined; // ok
c.b = null; // error, 'null' is not assignable to 'number | undefined'

类型守卫和类型断言

由于可以为null的类型是通过联合类型实现,那么你需要使用类型守卫来去除null。 幸运地是这与在JavaScript里写的代码一致:

function f(sn: string | null): string {
    if (sn == null) {
        return "default";
    }
    else {
        return sn;
    }
}

这里很明显地去除了null,你也可以使用短路运算符:

function f(sn: string | null): string {
    return sn || "default";
}

如果编译器不能够去除nullundefined,你可以使用类型断言手动去除。 语法是添加!后缀:identifier!identifier的类型里去除了nullundefined

function broken(name: string | null): string {
  function postfix(epithet: string) {
    return name.charAt(0) + '.  the ' + epithet; // error, 'name' is possibly null
  }
  name = name || "Bob";
  return postfix("great");
}

function fixed(name: string | null): string {
  function postfix(epithet: string) {
    return name!.charAt(0) + '.  the ' + epithet; // ok
  }
  name = name || "Bob";
  return postfix("great");
}

本例使用了嵌套函数,因为编译器无法去除嵌套函数的null(除非是立即调用的函数表达式)。 因为它无法跟踪所有对嵌套函数的调用,尤其是你将内层函数做为外层函数的返回值。 如果无法知道函数在哪里被调用,就无法知道调用时name的类型。

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