泛型_TypeScript 筆記 6

一。存在意義

考慮這樣一個場景，identity 函式接受一個引數，並原樣返回：

function identity(arg) {
  return arg;
}

從型別上看，無論引數是什麼型別，返回值的型別都與引數一致，藉助 [過載機制](/articles/函式-typescript 筆記 5/#articleHeader9)，可以這樣描述：

function identity(arg: number): number;
function identity(arg: string): string;
function identity(arg: boolean): boolean;
// ...等無數個 a => a 的型別描述

過載似乎並不能滿足這個場景，因為我們沒有辦法窮舉 arg 的所有可能型別。既然引數是任意型別，不妨用 any 試試：

function identity(arg: any): any;

覆蓋到了所有型別，卻丟失了引數與返回值的型別對應關係（上面相當於 A => B 的型別對映，而我們想要描述的是 A => A）

泛型與 any

那麼，應該如何表達兩個 any 之間的對應關係呢？

用泛型。這樣描述：

function identity<T>(arg: T): T {
  return arg;
}

型別變數 T 與 any 類似，相當於具名 any，這樣就能明確表達 T => T（即 A => A）的型別對映了

二。型別變數

Type variable, a special kind of variable that works on types rather than values.

普通變數代表一個值，而型別變數代表一個型別

從作用上看，變數能夠搬運值，而型別變數搬運的是型別資訊：

This allows us to traffic that type information in one side of the function and out the other.

三。泛型函式

型別變數也叫型別引數，與函式引數類似，區別在於函式引數接受一個具體值，而型別引數接受一個具體型別，例如：

function identity<T>(arg: T): T {
  return arg;
}

// 傳參給型別引數
// identity<number>
// 傳參給函式引數（自動推斷型別引數）
identity(1);
// 傳參給函式引數（顯式傳入型別引數）
identity<number>(1);

帶有型別引數的函式稱為泛型函式，其中型別引數代表任意型別（any and all types），所以只有所有型別共有的特徵才能訪問：

function loggingIdentity<T>(arg: T): T {
  // 報錯 Property 'length' does not exist on type 'T'.
  console.log(arg.length);
  return arg;
}

實際上，因為有 void 這個空集在，所以並不存在所有型別通用的屬性或方法。也不能對型別變數做任何假設（比如假定它有 length 屬性），因為它代表一個任意型別，沒有任何約束

除此之外，型別變數 T 就像一個具體型別一樣，可以用於任何具體型別出沒的地方：

function loggingIdentity<T>(arg: T[]): T[] {
  console.log(arg.length);  // Array has a .length, so no more error
  return arg;
}
// 或者
function loggingIdentity<T>(arg: Array<T>): Array<T> {
  console.log(arg.length);  // Array has a .length, so no more error
  return arg;
}

型別描述

泛型函式的型別描述與普通函式類似：

// 普通函式
let myIdentity: (arg: string) => string =
  function(arg: string): string {
    return arg;
  };
// 泛型函式
let myIdentity: <T>(arg: T) => T =
  function<T>(arg: T): T {
    return arg;
  };

仍然是箭頭函式語法，只是在 (引數列表) 前增加了 <型別引數列表>。同樣的，型別描述中型別引數名也可以與實際的不一致：

let myIdentity: <U>(arg: U) => U =
  function<T>(arg: T): T {
    return arg;
  };

P.S. 特殊的，函式型別描述還可以寫成物件字面量的形式：

// 泛型函式
let myIdentity: { <T>(arg: T): T };
// 普通函式
let myIdentity: { (arg: string): string };

像是介面形式型別描述的退化版本，沒有複用優勢，也不如箭頭函式簡潔，因此，並不常見

四。泛型介面

帶型別引數的介面叫泛型介面，例如可以用介面來描述一個泛型函式：

interface GenericIdentityFn {
  <T>(arg: T): T;
}

還有一種非常相像的形式：

interface GenericIdentityFn<T> {
  (arg: T): T;
}

這兩種都叫泛型介面，區別在於後者的型別引數 T 作用於整個介面，例如：

interface GenericIdentity<T> {
  id(arg: T): T;
  idArray(...args: T[]): T[];
}
let id: GenericIdentity<string> = {
  id: (s: string) => s,
  // 報錯 Types of parameters 's' and 'args' are incompatible.
  idArray: (...s: number[]) => s,
};

介面級的型別引數有這種約束作用，成員級的則沒有（僅作用於該泛型成員）

五。泛型類

同樣，帶型別引數的類叫泛型類，例如：

class GenericNumber<T> {
  zeroValue: T;
  add: (x: T, y: T) => T;
}

像介面一樣，泛型類能夠約束該類所有成員關注的目標型別一致：

Putting the type parameter on the class itself lets us make sure all of the properties of the class are working with the same type.

注意，型別引數僅適用於類中的例項成員，靜態成員無法使用型別引數，例如：

class GenericNumber<T> {
  // 報錯 Static members cannot reference class type parameters.
  static zeroValue: T;
}

因為靜態成員在類例項間共享，無法唯一確定型別引數的具體型別：

let n1: GenericNumber<string>;
// 期望 n1.constructor.zeroValue 是 string
let n2: GenericNumber<number>;
// 期望 n1.constructor.zeroValue 是 number，出現矛盾

P.S. 這一點與 Java 一致，具體見 Static method in a generic class?

六。泛型約束

型別引數太「泛」（any and all）了，在一些場景下，可能想要加以約束，例如：

interface Lengthwise {
  length: number;
}

function loggingIdentity<T extends Lengthwise>(arg: T): T {
  console.log(arg.length);  // Now we know it has a .length property, so no more error
  return arg;
}

通過介面來描述對型別引數的約束（T extends constraintInterface），比如上面要求型別引數 T 必須具有一個 number 型別的 length 屬性`

另一個典型的場景是工廠方法，例如：

// 要求建構函式 c 必須返回同一類（或子類）的例項
function create<T>(c: {new(): T; }): T {
  return new c();
}

此外，還可以在泛型約束中使用型別引數，例如：

function getProperty<T, K extends keyof T>(obj: T, key: K) {
  return obj[key];
}

let x = { a: 1, b: 2, c: 3, d: 4 };

getProperty(x, "a"); // okay
getProperty(x, "m"); // error: Argument of type 'm' isn't assignable to 'a' | 'b' | 'c' | 'd'.

能夠用一個型別引數的特徵去約束另一個型別引數，相當強大

七。總結

之所以叫泛型，是因為能夠作用於一系列型別，是在具體型別之上的一層抽象：

Generics are able to create a component that can work over a variety of types rather than a single one. This allows users to consume these components and use their own types.

參考資料

Generics
[型別引數 | 型別_Haskell 筆記 3](/articles/型別-haskell 筆記 3/#articleHeader9)