TypeScript 官方手册翻译计划【三】：类型收缩
- 说明：目前网上没有 TypeScript 最新官方文档的中文翻译，所以有了这么一个翻译计划。因为我也是 TypeScript 的初学者，所以无法保证翻译百分之百准确，若有错误，欢迎评论区指出；
- 翻译内容：暂定翻译内容为 TypeScript Handbook，后续有空会补充翻译文档的其它部分；
- 项目地址：TypeScript-Doc-Zh，如果对你有帮助，可以点一个 star ~
本章节官方文档地址：Narrowing
类型收缩
假设现在有一个叫做 padLeft 的函数：
function padLeft(padding: number | string, input: string): string {
trjow new Error('Not implemented yet!')
}如果 padding 是 number 类型，那么它将作为 input 前缀空格的个数，如果它是 string 类型，那么它将直接作为 input 的前缀。现在我们尝试实现一下相关的逻辑，假定要给 padLeft 传入 number 类型的 padding 参数。
function padLeft(padding: number | string, input: string) {
return " ".repeat(padding) + input;
// Argument of type 'string | number' is not assignable to parameter of type 'number'.
// Type 'string' is not assignable to type 'number'.
}啊这，传入 padding 参数的时候报错了。TypeScript 警告我们，将 number 添加给 number | string 可能会得到期望之外的结果，事实上也的确如此。换句话说，我们没有在一开始显式检查 padding 是否是一个 number，同时我们也没有处理它是 string 的情况。所以我们来改进一下代码吧。
function padLeft(padding: number | string, input: string) {
if (typeof padding === "number") {
return " ".repeat(padding) + input;
}
return padding + input;
}如果你觉得这看起来和无趣的 JavaScript 代码一样，那你可说到点上了。除了我们添加的类型注解之外，这些 TypeScript 代码看起来确实很像 JavaScript。这里的重点在于， TypeScript 的类型系统旨在让开发者尽可能轻松地编写常规的 JavaScript 代码，而不必为了获得类型安全而费尽心思。
虽然看起来可能不多，但实际上这个过程藏着很多秘密。就像 TypeScript 如何使用静态类型分析运行时的值一样，它将类型分析覆盖在类似于 if/else 这样的 JavaScript 运行时控制流结构上，同时还包括了三元表达式、循环、真值检查等，这些都能对类型产生影响。
在 if 条件检查语句中，TypeScript 发现了 typeof padding === "number"，并将其视为一种称之为“类型保护”的特殊代码结构。TypeScript 遵循我们的程序可能到达的执行路径，并在给定的位置分析某个值可能取到的最具体类型。它会查看这些特殊的检查语句（也就是“类型保护”）和赋值语句，并将声明的类型精炼为更具体的类型，这就是所谓的“类型收缩”。在很多编辑器中，我们可以观察到这些类型的变化。
function padLeft(padding: number | string, input: string) {
if (typeof padding === "number") {
return " ".repeat(padding) + input;
^^^^^
// (parameter) padding: number
}
return padding + input;
^^^^^^^
// (parameter) padding: string
}TypeScript 可以理解几种不同的用于收缩类型的构造。
typeof 类型保护
正如我们所看到的，JavaScript 支持的 typeof 运算符可以给出关于运行时值的类型的基本信息。同样的，TypeScript 期望该运算符可以返回如下确定的字符串：
"string""number""bigint""boolean""symbol""undefined""object""function"
就像我们在 padLeft 中看到的，这个运算符经常出现在大量的 JavaScript 库中，而 TypeScript 也能理解这个运算符，从而在不同的分支中收缩类型。
在 TypeScript 中，检查 typeof 的返回值就是一种类型保护的方式。因为 TypeScript 可以编码 typeof 对不同值的操作方式，所以它也知道这个运算符在 JavaScript 中的一些怪异表现。举个例子，注意看上面的列表，typeof 没有返回字符串 "null"。再看下面的例子：
function printAll(strs: string | string[] | null) {
if (typeof strs === "object") {
for (const s of strs) {
^^^^
// Object is possibly 'null'.
console.log(s);
}
} else if (typeof strs === "string") {
console.log(strs);
} else {
// do nothing
}
}在 printAll 函数中，我们试图检查 strs 是否是一个对象，从而判断它是不是数组类型（在 JavaScript 中，数组也属于对象类型）。但在 JavaScript 中，typeof null 实际上会返回 "object"！这是历史遗留 bug 中的其中一个。
有充足经验的开发者可能不会感到很惊讶，但并不是每一个人都曾在 JavaScript 中遇到这个问题。幸运的是，TypeScript 让我们知道 strs 只是收缩到 string[] | null 类型而不是 string[] 类型。
这可能是讲解“真值”检查的一个不错的引子。
真值收缩
Truthiness 这个词可能在词典中找不到，但你一定在 JavaScript 中听过这个东西。
在 JavaScript 中，我们可以在条件语句中使用任意的表达式，比如 &&、||、if 语句、布尔值取反（!）等。举个例子，if 语句并没有要求它的条件一定是 boolean 类型。
function getUsersOnlineMessage(numUsersOnline: number) {
if (numUsersOnline) {
return `There are ${numUsersOnline} online now!`;
}
return "Nobody's here. :(";
}在 JavaScript 中，类似 if 这样的结构会首先将条件“强制转化为”一个 boolean 类型的值，从而确保接受的参数是合理的，之后基于结果是 true 还是 false，会选择对应的分支。
类似下面这样的值经过转化后都会成为 false：
0NaN""（空字符串）0n(0 的bigint版本)nullundefined
除此之外的其他值经过转化后都会成为 true。你总可以通过调用 Boolean 函数将值转化为 boolean 类型，或者使用更加简短的 !!。（后者的优势在于，TypeScript 可以将其推断为一个更具体的字面量布尔值类型 true，而前者只能被推断为 boolean）
// 下面的结果都是 true
Boolean("hello"); // type: boolean, value: true
!!"world"; // type: true, value: true在编码中经常会用到这个特性，尤其多用于防止出现像 null 或者 undefined 这样的值。举个例子，我们尝试在 printAll 函数中使用：
function printAll(strs: string | string[] | null) {
if (strs && typeof strs === "object") {
for (const s of strs) {
console.log(s);
}
} else if (typeof strs === "string") {
console.log(strs);
}
}可以看到，通过检查 strs 是否是真值，我们成功摆脱了之前出现的报错。这至少可以防止出现像下面这样令人害怕的错误：
TypeError: null is not iterable但是请记住，对原始类型的真值检查常常容易出错。举个例子，我们尝试像下面这样改写 printAll：
function printAll(strs: string | string[] | null) {
// !!!!!!!!!!!!!!!!
// 不要这样写！
// !!!!!!!!!!!!!!!!
if (strs) {
if (typeof strs === "object") {
for (const s of strs) {
console.log(s);
}
} else if (typeof strs === "string") {
console.log(strs);
}
}
}我们将整个函数体包裹在一个真值检查中，但这样做其实有一个潜在的问题：我们可能再也无法正确地处理空字符串的情况。
TypeScript 在这里并不会给出报错提示，但如果你不熟悉 JavaScript 的话，这是一个值得关注的事情。TypeScript 总是能够帮助你提前捕获 bug，但如果你选择对某个值不做任何处理，那么在确保不过度约束的前提下，TypeScript 能做的也就只有这么多了。如果你需要的话，可以用一个 linter 确保自己正确处理了类似这样的情况。
关于真值收缩，最后一点要说明的是，布尔值取反 ! 可以筛选出否定分支：
function multiplyAll(
values: number[] | undefined,
factor: number
): number[] | undefined {
if (!values) {
return values;
} else {
return values.map((x) => x * factor);
}
}相等性收缩
TypeScript 也使用 switch 语句和诸如 ===、!==、== 和 != 这样的相等性检查来收缩类型。举个例子：
function example(x: string | number, y: string | boolean) {
if (x === y) {
// We can now call any 'string' method on 'x' or 'y'.
x.toUpperCase();
^^^^^^^^^^^^^
//(method) String.toUpperCase(): string
y.toLowerCase();
^^^^^^^^^^^^^^
//(method) String.toLowerCase(): string
} else {
console.log(x);
^^
//(parameter) x: string | number
console.log(y);
^^
//(parameter) y: string | boolean
}
}在上述例子中，当我们通过检查得知 x 和 y 是相等的时候，TypeScript 知道它们的类型也必须是相等的。由于 string 是 x 和 y 共有的类型，所以 TypeScript 知道 x 和 y 在第一个逻辑分支中肯定都是 string 类型。
同样的，我们也可以检查特定的字面量值（和变量相对）。在前面讲解真值收缩的例子中，我们编写的 printAll 函数存在潜在的错误，因为它没有适当地处理空字符串的情况。不妨换一种思路，我们通过一个特定的检查排除 null，这样 TypeScript 也仍然可以将 null 从 strs 的类型中正确地移除。
function printAll(strs: string | string[] | null) {
if (strs !== null) {
if (typeof strs === "object") {
for (const s of strs) {
^^^^
// (parameter) strs: string[]
console.log(s);
}
} else if (typeof strs === "string") {
console.log(strs);
^^^^
// (parameter) strs: string
}
}
}JavaScript 的松散相等性检查 == 和 != 同样也可以正确地收缩类型。可能你还不太熟悉，检查某个值是否== null 的时候，不仅仅是在检查这个值是否确切地等于 null，也是在检查这个值是否是潜在的 undefined。对于 == undefined 也同理：它会检查这个值是否等于 null 或者 undefined。
interface Container {
value: number | null | undefined;
}
function multiplyValue(container: Container, factor: number) {
// 这个检查可以同时移除 null 和 undefined
if (container.value != null) {
console.log(container.value);
^^^^^^
// (property) Container.value: number
// 现在可以安全地进行计算
container.value *= factor;
}
}in 操作符收缩
JavaScript 的 in 操作符可以判断对象是否有某个属性。TypeScript 将其视为一种收缩潜在类型的方式。
举个例子，假定有代码 "value" in x，"value" 是一个字符串字面量，x 是一个联合类型。那么结果为 true 的分支会将 x 收缩为具有可选属性或必需属性 value 的类型，而结果为 false 的分支则会将 x 收缩为具有可选属性或缺失属性 value 的类型。
type Fish = { swim: () => void };
type Bird = { fly: () => void };
function move(animal: Fish | Bird) {
if ("swim" in animal) {
return animal.swim();
}
return animal.fly();
}再次重申，可选的属性在收缩时会同时出现在两个分支中。举个例子，人类既能游泳也能飞（我指的是通过交通工具），因此在 in 检查中，这个类型会同时出现在两个分支中：
type Fish = { swim: () => void };
type Bird = { fly: () => void };
type Human = { swim?: () => void; fly?: () => void };
function move(animal: Fish | Bird | Human) {
if ("swim" in animal) {
animal;
^^^^^^
// (parameter) animal: Fish | Human
} else {
animal;
^^^^^^
// (parameter) animal: Bird | Human
}
}instanceof 收缩
JavaScript 有一个操作符可以检查某个值是否是另一个值的实例。更具体地说，在 JavaScript 中，x instanceof Foo 可以检查 x 的原型链上是否包含 Foo.prototype。虽然我们在这里不会深入探讨，而且后续讲解类的时候会涉及更多这方面的内容，但它对大多数可以由 new 构造的值来说仍然很有用。你可能已经猜到了，instanceof 也是类型保护的一种方式，TypeScript 可以在由 instanceof 保护的分支里收缩类型。
function logValue(x: Date | string) {
if (x instanceof Date) {
console.log(x.toUTCString());
^
// (parameter) x: Date
} else {
console.log(x.toUpperCase());
^
// (parameter) x: string
}
}赋值
正如我们先前提到的，当我们给任意变量赋值的时候，TypeScript 会查看赋值语句右部，对左部的变量类型进行合适的收缩。
let x = Math.random() < 0.5 ? 10 : "hello world!";
^
// let x: string | number
x = 1;
console.log(x);
^
// let x: number
x = "goodbye!";
console.log(x);
^
// let x: string注意这些赋值语句都是有效的。虽然在第一次赋值之后，x 的可观察类型变成了 number，但我们仍然可以给它赋值 string 类型的值。这是因为 x 的声明类型 —— 也就是 x 的初始类型，是 string | number，而可赋值性总是会基于声明类型进行检查。
如果我们赋值给 x 一个 boolean 类型的值，那么就会抛出一个错误，因为在声明类型中并不存在 boolean 类型。
let x = Math.random() < 0.5 ? 10 : "hello world!";
^
// let x: string | number
x = 1;
console.log(x);
^
// let x: number
x = true;
^
// Type 'boolean' is not assignable to type 'string | number'.
console.log(x);
^
// let x: string | number控制流分析
到目前为止，我们已经通过一些基本的例子讲解了 TypeScript 是如何在具体的分支中收缩类型的。但除了分析每个变量，在 if、while 等条件语句中查找类型保护之外，TypeScript 还做了不少其他工作。
function padLeft(padding: number | string, input: string) {
if (typeof padding === "number") {
return " ".repeat(padding) + input;
}
return padding + input;
}padLeft 在第一个 if 块中返回。TypeScript 可以对这段代码进行分析，并发现函数体的剩余部分（return padding + input;）在 padding 为 number 的时候是不可达的。最后，针对函数体的剩余部分，它可以将 number 从 padding 的类型中移除（也就是将类型 string | number 收缩为 string）。
这种基于可达性的代码分析称为“控制流分析”。在遇到类型保护和赋值语句的时候，TypeScript 会使用这种流分析去收缩类型。当分析一个变量的时候，控制流可以不断被拆开与重新合并，而我们也可以观察到变量在每个节点有不同的类型。
function example() {
let x: string | number | boolean;
x = Math.random() < 0.5;
console.log(x);
^
// let x: boolean
if (Math.random() < 0.5) {
x = "hello";
console.log(x);
^
// let x: string
} else {
x = 100;
console.log(x);
^
// let x: number
}
return x;
^
// let x: string | number
}使用类型谓词
目前为止，我们都是使用现成的 JavaScript 结构去处理类型收缩，但有时候，你可能想要更加直接地去控制类型在代码中的变化。
要实现一个用户自定义的类型保护，我们只需要定义一个返回类型谓词的函数即可：
function isFish(pet: Fish | Bird): pet is Fish {
return (pet as Fish).swim !== undefined;
}在本例中，pet is Fish 就是一个类型谓词。类型谓词的形式是 paramenterName is Type，parameterName 必须是当前函数签名的参数名。
任何时候，只要给 isFish 传递参数并调用它，TypeScript 就会在该类型兼容初始类型的时候，将变量类型收缩为该具体的类型。
// 对 swim 和 fly 的调用都是可以的
let pet = getSmallPet();
if (isFish(pet)) {
pet.swim();
} else {
pet.fly();
}注意，TypeScript 不仅知道在 if 分支中 pet 是 Fish，也知道在 else 分支中其对应的类型，因为不是 Fish 那就肯定是 Bird 了。
你也可以使用 isFish 这个类型保护从一个 Fish | Bird 类型的数组中筛选出一个仅包含 Fish 类型的数组：
const zoo: (Fish | Bird)[] = [getSmallPet(), getSmallPet(), getSmallPet()];
const underWater1: Fish[] = zoo.filter(isFish);
// 或者使用
const underWater2: Fish[] = zoo.filter(isFish) as Fish[];
// 在更复杂的例子中，可能需要重复类型谓词
const underWater3: Fish[] = zoo.filter((pet): pet is Fish => {
if (pet.name === "sharkey") return false;
return isFish(pet);
});此外，类可以使用 this is Type 去收缩类型。
可辨识的联合类型
目前为止，我们看到的大多数例子都是将单个变量收缩为简单类型，诸如 string、boolean 和 number 等。虽然这很常见，但在 JavaScript 中，我们很多时候需要处理稍微复杂一些的结构。
假设我们现在需要编码表示圆形和正方形的形状，圆形需要用到半径，正方形需要用到边长。我们会使用 kind 域表明当前正在处理的形状。以下是第一种定义 Shape 的方式：
interface Shape {
kind: "circle" | "square";
radius?: number;
sideLength?: number;
}注意我们这里使用了字符串字面量类型的联合： "circle" 和 "square"。它可以告诉我们当前正在处理的形状是圆形还是正方形。通过使用 "circle" | "square" 而不是 string，我们可以避免拼写错误。
function handleShape(shape: Shape) {
// oops!
if (shape.kind === "rect") {
// 该条件始终返回 false，因为类型 "circle" | "square" 和类型 "rect" 不存在重叠。
// ...
}
}我们可以编写一个 getArea 函数，它可以基于当前处理的形状的类型使用对应的逻辑。首先我们来处理一下圆形：
function getArea(shape: Shape) {
return Math.PI * shape.radius ** 2;
// 对象可能是 'undefined'
}在启用 strictNullChecks 的情况下会抛出一个错误 —— 这是合理的，毕竟 radius 可能没有定义。但如果我们对 kind 属性进行合理的检查呢？
function getArea(shape: Shape) {
if (shape.kind === "circle") {
return Math.PI * shape.radius ** 2;
// Object might be 'undefined'
}
}emm，TypeScript 仍然无从下手。我们这里刚好遇到了一个场景，那就是我们掌握的关于这个值的信息比类型检查器要多。因此，这里可以使用一个非空值断言（给 shape.radius 添加后缀 !）表明 radius 一定是存在的。
function getArea(shape: Shape) {
if (shape.kind === "circle") {
return Math.PI * shape.radius! ** 2;
}
}但这种处理方式似乎不是很理想。我们不得不给类型检查器添加大量的非空值断言（!），让它确信 shape.radius 已经被定义好了，但如果把代码移除，这些断言就很容易造成错误。此外，在禁用 strictNullChecks 的情况下，我们可能会意外地访问到其它域（毕竟读取可选属性的时候，TypeScript 会假定它们是存在的）。总而言之，应当有更好的处理方式。
Shape 的编码方式的问题在于，类型检查器完全无法基于 kind 属性去判断 radius 和 sideLength 是否存在。我们必须把自己知道的信息传达给类型检查器。知晓这一点之后，让我们再次定义 Shape。
interface Circle {
kind: "circle";
radius: number;
}
interface Square {
kind: "square";
sideLength: number;
}
type Shape = Circle | Square;这里，我们将 Shape 适当地划分为两个类型，它们有不同的 kind 属性值，但 radius 和 sideLength 在对应的类型中成为了必需属性。
我们来看下试图访问 Shape 的 radius 会发生什么事：
function getArea(shape: Shape) {
return Math.PI * shape.radius ** 2;
^^^^^^
// Property 'radius' does not exist on type 'Shape'.
// Property 'radius' does not exist on type 'Square'.
}就像之前第一次定义 Shape 的时候一样，仍然抛出了一个错误。之前，当 radius 是可选属性的时候，我们看到了一个报错（仅在启用 strictNullChecks 的情况下），因为 TypeScript 无从得知这个属性是否真的存在。而现在 Shape 已经是一个联合类型了，TypeScript 告诉我们 shape 可能是 Square，而 Square 是没有定义 radius 属性的！两种解释都是合理的，但只有后者会在禁用 strictNullChecks 的情况下仍然抛出一个错误。
那么，如果这时候我们再次检查 kind 属性会怎么样呢？
function getArea(shape: Shape) {
if (shape.kind === "circle") {
return Math.PI * shape.radius ** 2;
^^^^^
// (parameter) shape: Circle
}
}代码不再报错了！当联合类型中的每个类型都包含一个字面量类型的公共属性的时候，TypeScript 会将其视为一个可辨识的联合类型，并通过收缩确认类型为联合类型的某个成员。
在本例中，kind 就是那个公共属性（也就是 Shape 的一个可辨识属性）。通过检查 kind 属性是否为 "circle"，我们可以排除掉 Shape 中所有 kind 属性值不为 "circle" 的类型。也就是说，可以将 shape 类型收缩为 Circle 类型。
同理，这种检查也可以用于 switch 语句中。现在我们可以编写一个完整的 getArea 函数了，而且它没有任何麻烦的 ! 非空值断言符号。
function getArea(shape: Shape) {
switch (shape.kind) {
case "circle":
return Math.PI * shape.radius ** 2;
^^^^^
// (parameter) shape: Circle
case "square":
return shape.sideLength ** 2;
^^^^^
// (parameter) shape: Square
}
}这个例子的重点在于 Shape 的编码。将重要的信息传达给 TypeScript 非常重要，我们得告诉它，Circle 和 Square 是两种不同的类型，有各自的 kind 属性值。这样我们就可以编写类型安全的 TypeScript 代码，它看起来与我们编写的 JavaScript 没有什么不同。知道了这一点之后，类型系统也可以做“正确的”处理，在 switch 的每个分支中弄清具体的类型。
顺便一提，你可以尝试编写上面的示例并删除一些返回关键字。你将看到，在 switch 语句中意外遇到不同子句时，类型检查可以有效避免 bug 的出现
可辨识联合类型的用处非常大，不仅仅是用在本例的圆形和正方形中。它们还适用于表示 JavaScript 中任意类型的消息传递方案，比如在网络上发送消息（客户端/服务端通信）或在状态管理框架中的 mutation 进行编码等。
never 类型
在收缩类型的时候，你可以将联合类型减少到一个仅存的类型，这时候，你基本上已经排除了所有的可能性，并且没有剩余的类型可选了。此时，TypeScript 会使用 never 类型去表示一个不应该存在的状态。
穷举检查
never 类型可以赋值给任意一个类型，但是，除了 never 本身，没有任意一个类型可以赋值给 never。这意味着你可以使用类型收缩和 never 在一个 swicth 语句块中进行穷举检查。
举个例子，在 getArea 函数的 default 分支中，我们可以把 shape 赋值给 never 类型的值。这样，当任意一个可能的情况没有在前面的分支得到处理的时候，在这个分支中就必然会抛出错误。
type Shape = Circle | Square;
function getArea(shape: Shape) {
switch (shape.kind) {
case "circle":
return Math.PI * shape.radius ** 2;
case "square":
return shape.sideLength ** 2;
default:
const _exhaustiveCheck: never = shape;
return _exhaustiveCheck;
}
}给 Shape 联合类型添加一个新成员，将会导致 TypeScript 抛出一个错误：
interface Triangle {
kind: "triangle";
sideLength: number;
}
type Shape = Circle | Square | Triangle;
function getArea(shape: Shape) {
switch (shape.kind) {
case "circle":
return Math.PI * shape.radius ** 2;
case "square":
return shape.sideLength ** 2;
default:
const _exhaustiveCheck: never = shape;
^^^^^^^^^^^^^^^^
//Type 'Triangle' is not assignable to type 'never'.
return _exhaustiveCheck;
}
}腾讯云开发者
