TypeScript 类型运算符

TypeScript 提供强大的类型运算能力，可以使用各种类型运算符，对已有的类型进行计算，得到新类型。

keyof 运算符 #

简介 #

keyof 是一个单目运算符，接受一个对象类型作为参数，返回该对象的所有键名组成的联合类型。

type MyObj = {
  foo: number,
  bar: string,
};

type Keys = keyof MyObj; // 'foo'|'bar'

上面示例中，keyof MyObj返回MyObj的所有键名组成的联合类型，即'foo'|'bar'。

下面是另一个例子。

interface T {
  0: boolean;
  a: string;
  b(): void;
}

type KeyT = keyof T; // 0 | 'a' | 'b'

由于 JavaScript 对象的键名只有三种类型，所以对于任意对象的键名的联合类型就是string|number|symbol。

// string | number | symbol
type KeyT = keyof any;

对于没有自定义键名的类型使用 keyof 运算符，返回never类型，表示不可能有这样类型的键名。

type KeyT = keyof object;  // never

上面示例中，由于object类型没有自身的属性，也就没有键名，所以keyof object返回never类型。

由于 keyof 返回的类型是string|number|symbol，如果有些场合只需要其中的一种类型，那么可以采用交叉类型的写法。

type Capital<T extends string> = Capitalize<T>;

type MyKeys<Obj extends object> = Capital<keyof Obj>; // 报错

上面示例中，类型Capital只接受字符串作为类型参数，传入keyof Obj会报错，原因是这时的类型参数是string|number|symbol，跟字符串不兼容。采用下面的交叉类型写法，就不会报错。

type MyKeys<Obj extends object> = Capital<string & keyof Obj>;

上面示例中，string & keyof Obj等同于string & string|number|symbol进行交集运算，最后返回string，因此Capital<T extends string>就不会报错了。

如果对象属性名采用索引形式，keyof 会返回属性名的索引类型。

// 示例一
interface T {
  [prop: number]: number;
}

// number
type KeyT = keyof T;

// 示例二
interface T {
  [prop: string]: number;
}

// string|number
type KeyT = keyof T;

上面的示例二，keyof T返回的类型是string|number，原因是 JavaScript 属性名为字符串时，包含了属性名为数值的情况，因为数值属性名会自动转为字符串。

如果 keyof 运算符用于数组或元组类型，得到的结果可能出人意料。

type Result = keyof ['a', 'b', 'c'];
// 返回 number | "0" | "1" | "2"
// | "length" | "pop" | "push" | ···

上面示例中，keyof 会返回数组的所有键名，包括数字键名和继承的键名。

对于联合类型，keyof 返回成员共有的键名。

type A = { a: string; z: boolean };
type B = { b: string; z: boolean };

// 返回 'z'
type KeyT = keyof (A | B);

对于交叉类型，keyof 返回所有键名。

type A = { a: string; x: boolean };
type B = { b: string; y: number };

// 返回 'a' | 'x' | 'b' | 'y'
type KeyT = keyof (A & B);

// 相当于
keyof (A & B) ≡ keyof A | keyof B

keyof 取出的是键名组成的联合类型，如果想取出键值组成的联合类型，可以像下面这样写。

type MyObj = {
  foo: number,
  bar: string,
};

type Keys = keyof MyObj;

type Values = MyObj[Keys]; // number|string

上面示例中，Keys是键名组成的联合类型，而MyObj[Keys]会取出每个键名对应的键值类型，组成一个新的联合类型，即number|string。

keyof 运算符的用途 #

keyof 运算符往往用于精确表达对象的属性类型。

举例来说，取出对象的某个指定属性的值，JavaScript 版本可以写成下面这样。

function prop(obj, key) {
  return obj[key];
}

上面这个函数添加类型，只能写成下面这样。

function prop(
  obj:object, key:string
):any {
  return obj[key];
}

上面的类型声明有两个问题，一是无法表示参数key与参数obj之间的关系，二是返回值类型只能写成any。

有了 keyof 以后，就可以解决这两个问题，精确表达返回值类型。

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

上面示例中，K extends keyof Obj表示K是Obj的一个属性名，传入其他字符串会报错。返回值类型Obj[K]就表示K这个属性值的类型。

keyof 的另一个用途是用于属性映射，即将一个类型的所有属性逐一映射成其他值。

type NewProps<Obj> = {
  [Prop in keyof Obj]: boolean;
};

// 用法
type MyObj = { foo: number; };

// 等于 { foo: boolean; }
type NewObj = NewProps<MyObj>;

上面示例中，类型NewProps是类型Obj的映射类型，前者继承了后者的所有属性，但是把所有属性值类型都改成了boolean。

下面的例子是去掉 readonly 修饰符。

type Mutable<Obj> = {
  -readonly [Prop in keyof Obj]: Obj[Prop];
};

// 用法
type MyObj = {
  readonly foo: number;
}

// 等于 { foo: number; }
type NewObj = Mutable<MyObj>;

上面示例中，[Prop in keyof Obj]是Obj类型的所有属性名，-readonly表示去除这些属性的只读特性。对应地，还有+readonly的写法，表示添加只读属性设置。

下面的例子是让可选属性变成必有的属性。

type Concrete<Obj> = {
  [Prop in keyof Obj]-?: Obj[Prop];
};

// 用法
type MyObj = {
  foo?: number;
}

// 等于 { foo: number; }
type NewObj = Concrete<MyObj>;

上面示例中，[Prop in keyof Obj]后面的-?表示去除可选属性设置。对应地，还有+?的写法，表示添加可选属性设置。

in 运算符 #

JavaScript 语言中，in运算符用来确定对象是否包含某个属性名。

const obj = { a: 123 };

if ('a' in obj)
  console.log('found a');

上面示例中，in运算符用来判断对象obj是否包含属性a。

in运算符的左侧是一个字符串，表示属性名，右侧是一个对象。它的返回值是一个布尔值。

TypeScript 语言的类型运算中，in运算符有不同的用法，用来取出（遍历）联合类型的每一个成员类型。

type U = 'a'|'b'|'c';

type Foo = {
  [Prop in U]: number;
};
// 等同于
type Foo = {
  a: number,
  b: number,
  c: number
};

上面示例中，[Prop in U]表示依次取出联合类型U的每一个成员。

上一小节的例子也提到，[Prop in keyof Obj]表示取出对象Obj的每一个键名。

方括号运算符 #

方括号运算符（[]）用于取出对象的键值类型，比如T[K]会返回对象T的属性K的类型。

type Person = {
  age: number;
  name: string;
  alive: boolean;
};

// Age 的类型是 number
type Age = Person['age'];

上面示例中，Person['age']返回属性age的类型，本例是number。

方括号的参数如果是联合类型，那么返回的也是联合类型。

type Person = {
  age: number;
  name: string;
  alive: boolean;
};

// number|string
type T = Person['age'|'name'];

// number|string|boolean
type A = Person[keyof Person];

上面示例中，方括号里面是属性名的联合类型，所以返回的也是对应的属性值的联合类型。

如果访问不存在的属性，会报错。

type T = Person['notExisted']; // 报错

方括号运算符的参数也可以是属性名的索引类型。

type Obj = {
  [key:string]: number,
};

// number
type T = Obj[string];

上面示例中，Obj的属性名是字符串的索引类型，所以可以写成Obj[string]，代表所有字符串属性名，返回的就是它们的类型number。

这个语法对于数组也适用，可以使用number作为方括号的参数。

// MyArray 的类型是 { [key:number]：string }
const MyArray = ['a','b','c'];

// 等同于 (typeof MyArray)[number]
// 返回 string
type Person = typeof MyArray[number];

上面示例中，MyArray是一个数组，它的类型实际上是属性名的数值索引，而typeof MyArray[number]的typeof运算优先级高于方括号，所以返回的是所有数值键名的键值类型string。

注意，方括号里面不能有值的运算。

// 示例一
const key = 'age';
type Age = Person[key]; // 报错

// 示例二
type Age = Person['a' + 'g' + 'e']; // 报错

上面两个示例，方括号里面都涉及值的运算，编译时不会进行这种运算，所以会报错。

extends...?: 条件运算符 #

TypeScript 提供类似 JavaScript 的?:运算符这样的三元运算符，但多出了一个extends关键字。

条件运算符extends...?:可以根据当前类型是否符合某种条件，返回不同的类型。

T extends U ? X : Y

上面式子中的extends用来判断，类型T是否可以赋值给类型U，即T是否为U的子类型，这里的T和U可以是任意类型。

如果T能够赋值给类型U，表达式的结果为类型X，否则结果为类型Y。

// true
type T = 1 extends number ? true : false;

上面示例中，1是number的子类型，所以返回true。

下面是另外一个例子。

interface Animal {
  live(): void;
}
interface Dog extends Animal {
  woof(): void;
}

// number
type T1 = Dog extends Animal ? number : string;

// string
type T2 = RegExp extends Animal ? number : string;

上面示例中，Dog是Animal的子类型，所以T1的类型是number。RegExp不是Animal的子类型，所以T2的类型是string。

一般来说，调换extends两侧类型，会返回相反的结果。举例来说，有两个类Dog和Animal，前者是后者的子类型，那么Cat extends Animal就为真，而Animal extends Cat就为伪。

如果需要判断的类型是一个联合类型，那么条件运算符会展开这个联合类型。

(A|B) extends U ? X : Y

// 等同于

(A extends U ? X : Y) |
(B extends U ? X : Y)

上面示例中，A|B是一个联合类型，进行条件运算时，相当于A和B分别进行运算符，返回结果组成一个联合类型。

如果不希望联合类型被条件运算符展开，可以把extends两侧的操作数都放在方括号里面。

// 示例一
type ToArray<Type> =
  Type extends any ? Type[] : never;

// string[]|number[]
type T = ToArray<string|number>;

// 示例二
type ToArray<Type> =
  [Type] extends [any] ? Type[] : never;

// (string | number)[]
type T = ToArray<string|number>;

上面的示例一，传入ToArray<Type>的类型参数是一个联合类型，所以会被展开，返回的也是联合类型。示例二是extends两侧的运算数都放在方括号里面，所以传入的联合类型不会展开，返回的是一个数组。

条件运算符还可以嵌套使用。

type LiteralTypeName<T> =
  T extends undefined ? "undefined" :
  T extends null ? "null" :
  T extends boolean ? "boolean" :
  T extends number ? "number" :
  T extends bigint ? "bigint" :
  T extends string ? "string" :
  never;

上面示例是一个多重判断，返回一个字符串的值类型，对应当前类型。下面是它的用法。

// "bigint"
type Result1 = LiteralTypeName<123n>;

// "string" | "number" | "boolean"
type Result2 = LiteralTypeName<true | 1 | 'a'>;

infer 关键字 #

infer关键字用来定义泛型里面推断出来的类型参数，而不是外部传入的类型参数。

它通常跟条件运算符一起使用，用在extends关键字后面的父类型之中。

type Flatten<Type> =
  Type extends Array<infer Item> ? Item : Type;

上面示例中，infer Item表示Item这个参数是 TypeScript 自己推断出来的，不用显式传入，而Flatten<Type>则表示Type这个类型参数是外部传入的。Type extends Array<infer Item>则表示，如果参数Type是一个数组，那么就将该数组的成员类型推断为Item，即Item是从Type推断出来的。

一旦使用Infer Item定义了Item，后面的代码就可以直接调用Item了。下面是上例的泛型Flatten<Type>的用法。

// string
type Str = Flatten<string[]>;

// number
type Num = Flatten<number>;

上面示例中，第一个例子Flatten<string[]>传入的类型参数是string[]，可以推断出Item的类型是string，所以返回的是string。第二个例子Flatten<number>传入的类型参数是number，它不是数组，所以直接返回自身。

如果不用infer定义类型参数，那么就要传入两个类型参数。

type Flatten<Type, Item> =
  Type extends Array<Item> ? Item : Type;

上面是不使用infer的写法，每次调用Fleatten的时候，都要传入两个参数，就比较麻烦。

下面的例子使用infer，推断函数的参数类型和返回值类型。

type ReturnPromise<T> =
  T extends (...args: infer A) => infer R 
  ? (...args: A) => Promise<R> 
  : T;

上面示例中，如果T是函数，就返回这个函数的 Promise 版本，否则原样返回。infer A表示该函数的参数类型为A，infer R表示该函数的返回值类型为R。

如果不使用infer，就不得不把ReturnPromise<T>写成ReturnPromise<T, A, R>，这样就很麻烦，相当于开发者必须人肉推断编译器可以完成的工作。

下面是infer提取对象指定属性的例子。

type MyType<T> =
  T extends {
    a: infer M,
    b: infer N
  } ? [M, N] : never;

// 用法示例
type T = MyType<{ a: string; b: number }>;
// [string, number]

上面示例中，infer提取了参数对象的属性a和属性b的类型。

下面是infer通过正则匹配提取类型参数的例子。

type Str = 'foo-bar';

type Bar = Str extends `foo-${infer rest}` ? rest : never // 'bar'

上面示例中，rest是从模板字符串提取的类型参数。

is 运算符 #

函数返回布尔值的时候，可以使用is运算符，限定返回值与参数之间的关系。

is运算符用来描述返回值属于true还是false。

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

上面示例中，函数isFish()的返回值类型为pet is Fish，表示如果参数pet类型为Fish，则返回true，否则返回false。

is运算符总是用于描述函数的返回值类型，写法采用parameterName is Type的形式，即左侧为当前函数的参数名，右侧为某一种类型。它返回一个布尔值，表示左侧参数是否属于右侧的类型。

type A = { a: string };
type B = { b: string };

function isTypeA(x: A|B): x is A {
  if ('a' in x) return true;
  return false;
}

上面示例中，返回值类型x is A可以准确描述函数体内部的运算逻辑。

is运算符可以用于类型保护。

function isCat(a:any): a is Cat {
  return a.name === 'kitty';
}

let x:Cat|Dog;

if (isCat(x)) {
  x.meow(); // 正确，因为 x 肯定是 Cat 类型
}

上面示例中，函数isCat()的返回类型是a is Cat，它是一个布尔值。后面的if语句就用这个返回值进行判断，从而起到类型保护的作用，确保x是 Cat 类型，从而x.meow()不会报错（假定Cat类型拥有meow()方法）。

is运算符还有一种特殊用法，就是用在类（class）的内部，描述类的方法的返回值。

class Teacher {
  isStudent():this is Student {
    return false;
  }
}

class Student {
  isStudent():this is Student {
    return true;
  }
}

上面示例中，isStudent()方法的返回值类型，取决于该方法内部的this是否为Student对象。如果是的，就返回布尔值true，否则返回false。

注意，this is T这种写法，只能用来描述方法的返回值类型，而不能用来描述属性的类型。

模板字符串 #

TypeScript 允许使用模板字符串，构建类型。

模板字符串的最大特点，就是内部可以引用其他类型。

type World = "world";

// "hello world"
type Greeting = `hello ${World}`;

上面示例中，类型Greeting是一个模板字符串，里面引用了另一个字符串类型world，因此Greeting实际上是字符串hello world。

注意，模板字符串可以引用的类型一共6种，分别是 string、number、bigint、boolean、null、undefined。引用这6种以外的类型会报错。

type Num = 123;
type Obj = { n : 123 };

type T1 = `${Num} received`; // 正确
type T2 = `${Obj} received`; // 报错

上面示例中，模板字符串引用数值类型的别名Num是可以的，但是引用对象类型的别名Obj就会报错。

模板字符串里面引用的类型，如果是一个联合类型，那么它返回的也是一个联合类型，即模板字符串可以展开联合类型。

type T = 'A'|'B';

// "A_id"|"B_id"
type U = `${T}_id`;

上面示例中，类型U是一个模板字符串，里面引用了一个联合类型T，导致最后得到的也是一个联合类型。

如果模板字符串引用两个联合类型，它会交叉展开这两个类型。

type T = 'A'|'B';

type U = '1'|'2';

// 'A1'|'A2'|'B1'|'B2'
type V = `${T}${U}`;

上面示例中，T和U都是联合类型，各自有两个成员，模板字符串里面引用了这两个类型，最后得到的就是一个4个成员的联合类型。