引言
typescript 的官方文档早已更新,但我能找到的中文文档都还停留在比较老的版本。所以对其中新增以及修订较多的一些章节进行了翻译整理。
本篇整理自 typescript handbook 中 「generics」 章节。
本文并不严格按照原文翻译,对部分内容也做了解释补充。
generics 初探(hello world of generics)
软件工程的一个重要部分就是构建组件,组件不仅需要有定义良好和一致的 api,也需要是可复用的(reusable)。好的组件不仅能够兼容今天的数据类型,也能适用于未来可能出现的数据类型,这在构建大型软件系统时会给你最大的灵活度。
在比如 c# 和 java 语言中,用来创建可复用组件的工具,我们称之为泛型(generics)。利用泛型,我们可以创建一个支持众多类型的组件,这让用户可以使用自己的类型消费(consume)这些组件。
让我们开始写第一个泛型,一个恒等函数(identity function)。所谓恒等函数,就是一个返回任何传进内容的函数。你也可以把它理解为类似于 echo
命令。
不借助泛型,我们也许需要给予恒等函数一个具体的类型:
function identity(arg: number): number { return arg; }
或者,我们使用 any
类型:
function identity(arg: any): any { return arg; }
尽管使用 any
类型可以让我们接受任何类型的 arg
参数,但也让我们丢失了函数返回时的类型信息。如果我们传入一个数字,我们唯一知道的信息是函数可以返回任何类型的值。
所以我们需要一种可以捕获参数类型的方式,然后再用它表示返回值的类型。这里我们用了一个类型变量(type variable),一种用在类型而非值上的特殊的变量。
function identity<type>(arg: type): type { return arg; }
现在我们已经给恒等函数加上了一个类型变量 type
,这个 type
允许我们捕获用户提供的类型,使得我们在接下来可以使用这个类型。这里,我们再次用 type
作为返回的值的类型。在现在的写法里,我们可以清楚的知道参数和返回值的类型是同一个。
现在这个版本的恒等函数就是一个泛型,它可以支持传入多种类型。不同于使用 any
,它没有丢失任何信息,就跟第一个使用 number
作为参数和返回值类型的的恒等函数一样准确。
在我们写了一个泛型恒等函数后,我们有两种方式可以调用它。第一种方式是传入所有的参数,包括类型参数:
let output = identity<string>("mystring"); // let output: string
在这里,我们使用 <>
而不是 ()
包裹了参数,并明确的设置 type
为 string
作为函数调用的一个参数。
第二种方式可能更常见一些,这里我们使用了类型参数推断(type argument inference)(部分中文文档会翻译为“类型推论”),我们希望编译器能基于我们传入的参数自动推断和设置 type
的值。
let output = identity("mystring"); // let output: string
注意这次我们并没有用 <>
明确的传入类型,当编译器看到 mystring
这个值,就会自动设置 type
为它的类型(即 string
)。
类型参数推断是一个很有用的工具,它可以让我们的代码更短更易阅读。而在一些更加复杂的例子中,当编译器推断类型失败,你才需要像上一个例子中那样,明确的传入参数。
使用泛型类型变量(working with generic type variables)
当你创建类似于 identity
这样的泛型函数时,你会发现,编译器会强制你在函数体内,正确的使用这些类型参数。这就意味着,你必须认真的对待这些参数,考虑到他们可能是任何一个,甚至是所有的类型(比如用了联合类型)。
让我们以 identity
函数为例:
function identity<type>(arg: type): type { return arg; }
如果我们想打印 arg
参数的长度呢?我们也许会尝试这样写:
function loggingidentity<type>(arg: type): type { console.log(arg.length); // property 'length' does not exist on type 'type'. return arg; }
如果我们这样做,编译器会报错,提示我们正在使用 arg
的 .length
属性,但是我们却没有在其他地方声明 arg
有这个属性。我们前面也说了这些类型变量代表了任何甚至所有类型。所以完全有可能,调用的时候传入的是一个 number
类型,但是 number
并没有 .length
属性。
现在假设这个函数,使用的是 type
类型的数组而不是 type
。因为我们使用的是数组,.length
属性肯定存在。我们就可以像创建其他类型的数组一样写:
function loggingidentity<type>(arg: type[]): type[] { console.log(arg.length); return arg; }
你可以这样理解 loggingidentity
的类型:泛型函数 loggingidentity
接受一个 type
类型参数和一个实参 arg
,实参 arg
是一个 type
类型的数组。而该函数返回一个 type
类型的数组。
如果我们传入的是一个全是数字类型的数组,我们的返回值同样是一个全是数字类型的数组,因为 type
会被当成 number
传入。
现在我们使用类型变量 type
,是作为我们使用的类型的一部分,而不是之前的一整个类型,这会给我们更大的自由度。
我们也可以这样写这个例子,效果是一样的:
function loggingidentity<type>(arg: array<type>): array<type> { console.log(arg.length); // array has a .length, so no more error return arg; }
泛型类型 (generic types)
在上个章节,我们已经创建了一个泛型恒等函数,可以支持传入不同的类型。在这个章节,我们探索函数本身的类型,以及如何创建泛型接口。
泛型函数的形式就跟其他非泛型函数的一样,都需要先列一个类型参数列表,这有点像函数声明:
function identity<type>(arg: type): type { return arg; } let myidentity: <type>(arg: type) => type = identity;
泛型的类型参数可以使用不同的名字,只要数量和使用方式上一致即可:
function identity<type>(arg: type): type { return arg; } let myidentity: <input>(arg: input) => input = identity;
我们也可以以对象类型的调用签名的形式,书写这个泛型类型:
function identity<type>(arg: type): type { return arg; } let myidentity: { <type>(arg: type): type } = identity;
这可以引导我们写出第一个泛型接口,让我们使用上个例子中的对象字面量,然后把它的代码移动到接口里:
interface genericidentityfn { <type>(arg: type): type; } function identity<type>(arg: type): type { return arg; } let myidentity: genericidentityfn = identity;
有的时候,我们会希望将泛型参数作为整个接口的参数,这可以让我们清楚的知道传入的是什么参数 (举个例子:dictionary<string>
而不是 dictionary
)。而且接口里其他的成员也可以看到。
interface genericidentityfn<type> { (arg: type): type; } function identity<type>(arg: type): type { return arg; } let myidentity: genericidentityfn<number> = identity;
注意在这个例子里,我们只做了少许改动。不再描述一个泛型函数,而是将一个非泛型函数签名,作为泛型类型的一部分。
现在当我们使用 genericidentityfn
的时候,需要明确给出参数的类型。(在这个例子中,是 number
),有效的锁定了调用签名使用的类型。
当要描述一个包含泛型的类型时,理解什么时候把类型参数放在调用签名里,什么时候把它放在接口里是很有用的。
除了泛型接口之外,我们也可以创建泛型类。注意,不可能创建泛型枚举类型和泛型命名空间。
泛型类(generic classes)
泛型类写法上类似于泛型接口。在类名后面,使用尖括号中 <>
包裹住类型参数列表:
class genericnumber<numtype> { zerovalue: numtype; add: (x: numtype, y: numtype) => numtype; } let mygenericnumber = new genericnumber<number>(); mygenericnumber.zerovalue = 0; mygenericnumber.add = function (x, y) { return x + y; };
在这个例子中,并没有限制你只能使用 number
类型。我们也可以使用 string
甚至更复杂的类型:
let stringnumeric = new genericnumber<string>(); stringnumeric.zerovalue = ""; stringnumeric.add = function (x, y) { return x + y; }; console.log(stringnumeric.add(stringnumeric.zerovalue, "test"));
就像接口一样,把类型参数放在类上,可以确保类中的所有属性都使用了相同的类型。
正如我们在 class 章节提过的,一个类它的类型有两部分:静态部分和实例部分。泛型类仅仅对实例部分生效,所以当我们使用类的时候,注意静态成员并不能使用类型参数。
泛型约束(generic constraints)
在早一点的 loggingidentity
例子中,我们想要获取参数 arg
的 .length
属性,但是编译器并不能证明每种类型都有 .length
属性,所以它会提示错误:
function loggingidentity<type>(arg: type): type { console.log(arg.length); // property 'length' does not exist on type 'type'. return arg; }
相比于能兼容任何类型,我们更愿意约束这个函数,让它只能使用带有 .length
属性的类型。只要类型有这个成员,我们就允许使用它,但必须至少要有这个成员。为此,我们需要列出对 type
约束中的必要条件。
为此,我们需要创建一个接口,用来描述约束。这里,我们创建了一个只有 .length
属性的接口,然后我们使用这个接口和 extend
关键词实现了约束:
interface lengthwise { length: number; } function loggingidentity<type extends lengthwise>(arg: type): type { console.log(arg.length); // now we know it has a .length property, so no more error return arg; }
现在这个泛型函数被约束了,它不再适用于所有类型:
loggingidentity(3); // argument of type 'number' is not assignable to parameter of type 'lengthwise'.
我们需要传入符合约束条件的值:
loggingidentity({ length: 10, value: 3 });
在泛型约束中使用类型参数(using type parameters in generic constraints)
你可以声明一个类型参数,这个类型参数被其他类型参数约束。
举个例子,我们希望获取一个对象给定属性名的值,为此,我们需要确保我们不会获取 obj
上不存在的属性。所以我们在两个类型之间建立一个约束:
function getproperty<type, key extends keyof type>(obj: type, key: key) { return obj[key]; } let x = { a: 1, b: 2, c: 3, d: 4 }; getproperty(x, "a"); getproperty(x, "m"); // argument of type '"m"' is not assignable to parameter of type '"a" | "b" | "c" | "d"'.
在泛型中使用类类型(using class types in generics)
在 typescript 中,当使用工厂模式创建实例的时候,有必要通过他们的构造函数推断出类的类型,举个例子:
function create<type>(c: { new (): type }): type { return new c(); }
下面是一个更复杂的例子,使用原型属性推断和约束,构造函数和类实例的关系。
class beekeeper { hasmask: boolean = true; } class zookeeper { nametag: string = "mikle"; } class animal { numlegs: number = 4; } class bee extends animal { keeper: beekeeper = new beekeeper(); } class lion extends animal { keeper: zookeeper = new zookeeper(); } function createinstance<a extends animal>(c: new () => a): a { return new c(); } createinstance(lion).keeper.nametag; createinstance(bee).keeper.hasmask;
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