TypeScript 泛型的通俗解釋


在 TypeScript 中我們會使用泛型來對函數的相關類型進行約束。這里的函數,同時包含 class 的構造函數,因此,一個類的聲明部分,也可以使用泛型。那么,究竟什么是泛型?如果通俗的理解泛型呢?

 

什么是泛型

泛型(Generics)是指在定義函數、接口或類的時候,不預先指定具體的類型,而在使用的時候再指定類型的一種特性。  

通俗的解釋,泛型是類型系統中的“參數”,主要作用是為了類型的重用。從上面定義可以看出,它只會用在函數、接口和類中。它和 js 程序中的函數參數是兩個層面的事物(雖然意義是相同的),因為 typescript 是靜態類型系統,是在 js 進行編譯時進行類型檢查的系統,因此,泛型這種參數,實際上是在編譯過程中的運行時使用。之所以稱它為“參數”,是因為它具備和函數參數一模一樣的特性。

function increse(param) { // ... }

而類型系統中,我們如此使用泛型:

function increase<T>(param: T): T { //... }

當 param 為一個類型時,T 被賦值為這個類型,在返回值中,T 即為該類型從而進行類型檢查。

 

編譯系統

要知道 typescript 本身的類型系統也需要編程,只不過它的編程方式很奇怪,你需要在它的程序代碼中穿插 js 代碼(在 ts 代碼中穿插 js 代碼這個說法很怪,因為我們直觀的感覺是在 js 代碼中夾雜了 ts 代碼)。

編程中,最重要的一種形式就是函數。在 typescript 的類型編程中,你看到函數了嗎?沒有。這是因為,有泛型的地方就有函數,只是函數的形式被 js 代碼給割裂了。typescript 需要進行編譯后得到最終產物。編譯過程中要做兩件事,一是在內存中運行類型編程的代碼,從而形成類型檢查體系,也就是說,我們能夠對 js 代碼進行類型檢查,首先是 typescript 編譯器運行 ts 編程代碼后得到了一個運行時的檢查系統本文來自否子戈的播客,運行這個系統,從而對穿插在其中的 js 代碼進行類型斷言;二是輸出 js,輸出過程中,編譯系統已經運行完了類型編程的代碼,就像 php 代碼中 echo js 代碼一樣,php 代碼已經運行了,顯示出來的是 js 代碼。

從這個角度看 typescript,你或許更能理解為什么說它是 JavaScript 的超集,為什么它的編譯結果是 js。

 

通俗的理解泛型

既然我們理解了 ts 編譯系統的邏輯,那么我們就可以把類型的編程和 js 本身的業務編程在情感上區分開。我們所講的“泛型”,只存在於類型編程的部分,這部分代碼是 ts 的編譯運行時代碼。

我們來看下一個簡單的例子:

function increase<T>(param: T): T { //... }

這段代碼,如果我們把 js 代碼區分開,然后用類型描述文本來表示會是怎樣?

// 聲明函數 @type,參數為 T,返回結果為 (T): T @type = T => (T): T // 運行函數得到一個類型 F,即類型為 (number): number @F = @type(number) // 要求 increase 這個函數符合 F 這種類型,也就是參數為 number,返回值也為 number @@F function increase(param) { // ... } @@end

實際上沒有 @@F 這種語法,是我編造出來的,目的是讓你可以從另一個角度去看類型系統。

當我們理解泛型是一種“參數”之后,我們可能會問:類型系統的函數在哪里?對於 js 函數而言,你可以很容易指出函數聲明語句和參數,但是 ts 中,這個部分是隱藏起來的。不過,我們可以在一些特定結構中,比較容易看到類型函數的影子:

// 聲明一個泛型接口,這個寫法,像極了聲明一個函數,我們用描述語言來形容 @type = T => (T): T interface GenericIdentityFn<T> { (arg: T): T; } // 這個寫法,有點像一個閉包函數,在聲明函數后,立即運行這個函數,描述語言:@@[T => (T): T](any) function identity<T>(arg: T): T { return arg; } // 使用泛型接口,像極了調用一個函數,我們用描述語言來形容 @type(number) let myIdentity: GenericIdentityFn<number> = identity;

上面這一整段代碼,我們用描述文本重寫一遍:

@GenericIdentityFn = T => (T): T @@[T => (T): T](any) function identify(arg) { return arg } @@end @@GenericIdentityFn(number) let myIdentity = identity @@end

我們在類型系統中聲明了兩個函數,分別是 @GenericIdentityFn 和 @some(匿名函數 @[T => (T): T])。雖然是兩個函數,但是實際上,它們的是一模一樣的,因為 typescript 是結構類型,也就是在類型檢查的時候只判斷結構上的每個節點類型是否相同,而不是必須保持類型變量本身的指針相同。@GenericIdentityFn 和 @some 這兩個函數分別被調用,用來修飾 identify 和 myIdentify,在調用的時候,接收的參數不同,所以導致最終的類型檢查規則是不同的,identify 只要保證參數和返回值的類型相同,至於具體什么類型,any。而 myIdentify 除了保證參數返回值類型相同外,還要求類型必須是 number。

 

泛型類

除了泛型接口,class 類也可以泛型化,即“泛型類”,借助泛型類,我們來探究一下泛型的聲明和使用的步驟。

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

前文泛型接口因為只是為了約束函數的類型,所以寫的很像函數,實際上,我們可以用描述語言重新描述一個泛型接口和泛型類。上面的紅色部分,我們用描述語言來描述:

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

@GenericNumber 這個函數,以 T 為參數,返回一個 class,在 @type 函數體內多次用到了參數 T。

@GenericIdentityFn = T => interface { (arg: T): T; }

我們重新描述了前面的 interface GenericIdentityFn,這樣我們就可以在接口中增加其他的方法。

 

可以注意到,即使 typescript 內置的基礎類型,例如 Array,被聲明為泛型接口、泛型類之后,這些接口和類在使用時必須通過<>傳入參數,本質上,因為它們都是函數,只是返回值不同。
 

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其他泛型使用的通俗解釋

接下來我們要再描述一個復雜的類型:

class Animal { numLegs: number; } function createInstance<A extends Animal>(c: new () => A): A { return new c(); }

我們姑且不去看 new() 的部分,我們看尖括號中的 extends 語法,這里應該怎么理解呢?實際上,我們面對的問題是,在編譯時,<A extends Animal> 尖括號中的內容是什么時候運行的,是之前,還是之間?

// 到底是 @type = (A extends Animal) => (new() => A): A @type(T) // 還是 @type = A => (new() => A): A @type(T extends Animal)復

因為 typescript 是靜態類型系統,Animal 是不變的類,因此,可以推測其實在類的創建之前,尖括號的內容已經被運行了。

@type = (A extends Animal) => (new() => A): A

也就是說,要使用 @type(T) 產生類型,首先 T 要滿足 Animal 的結構,然后才能得到需要的類型,如果 T 已經不滿足 Animal 類的結構了,那么編譯器會直接報錯,而這個報錯,不是類型檢查階段,而是在類型系統的創建階段,也就是 ts 代碼的運行階段。這種情況被稱為“泛型約束”。

另外,類似 <A,B> 這樣的語法其實和函數參數一致。

@type = (A, B) => (A|B): SomeType

我們再來看 ts 內置的基礎類型:Array<number>

@Array = any => any[]
 

結語

Typescript 中的泛型,實際上就是類型的生成函數的參數。本文的內容全部為憑空想象,僅適用於對 ts 進行理解時的思路開拓,不適用於真實編程,特此聲明。


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