TypeScript 中的 Utility Types、intrinsic 和 infer

2023年 10月19日 JS 回信 ...

本篇介绍标题中提到的三个关键词。笼统来说，它们的作用大体上可以简介为：

Utility Types 中文叫 “实用类型”，它们是由 TypeScript 内置提供的一系列类型工具，用于实现一些类型操作；
intrinsic 是表示 “占位” 意义的关键词，有些复杂类型必须由类型系统内部来实现，所以放这么一个关键词来占位；
infer 表示 “推断”，可以理解为中学时期数学课解方程时使用的 “未知数”，也就是把某个类型当做 “未知数”。

Utility Types 实用类型

以 VSCode 为例，在任一个 .ts 文件中随便输入一个实用类型，例如 Omit，然后左键点击并按下 F12，即可打开当前支持的所有实用类型的源码文件。这里可以看到所有内置的实用类型以及它们的实现源代码。

这个文件中也包含了当前环境下的很多全局变量、全局 API 的类型。
以下是各实用类型的介绍：

字段可空性和访问性处理：

Partial<T>：使对象 T 的所有字段变为非必须（可空）；
Required<T>：所有字段为必须（不可空）；
Readonly<T>：所有字段变为只读（添加 readonly 修饰符）。

这里的 Partial 和 Required 用到了 +?、-? 的映射属性修饰符语法。

我们也可以使用 -readonly 修饰语法，来自己实现一个 Readable 以实现与上面的 Readonly 相反的功能：
// 把对象所有字段变为可写
type Readable<T> = {
  -readonly [P in keyof T]: T[P]
}

类型集合操作：

Extract<T, U>：从集合 T 中选取符合 U 的所有项，用选取的项组成一个新集合；
Exclude<T, U>：从集合 T 中删去符合 U 的所有项，用剩余的项组成一个新集合；
NonNullable<T>：从集合 T 中删去所有 null 和 undefined 的项，用剩余的项组成一个新集合。

对象字段：

Pick<T, K>：从对象 T 中选取数个符合 K 的字段，选取的字段组成一个新对象；
Omit<T, K>：从对象 T 中删去数个符合 K 的字段，剩余的字段组成一个新对象；
Record<K, V>：得到一个对象，它所有的键都来自于 K，所有的值都是来自于 V。

实用类型 Pick 就像 lodash 的 _.pick，而 Omit 就像 _.omit；
实际上 Omit 是由 Pick 和 Exclude 组合而来。

方法：

Parameters<T>：通常配合 typeof 关键字使用，获取方法 T 的参数的类型，并组成一个数组返回；
ReturnType<T>：通常配合 typeof 关键字使用，获取方法 T 的返回值类型。

面向对象：

ConstructorParameters<T>：同上 Parameters<T>，只不过传入的 T 需要使用 typeof 接构造函数名（也就是类名）；
InstanceType：同上 ReturnType<T>，只不过传入的 T 需要使用 typeof 接构造函数名（也就是类名）；
ThisType<T>：返回一个对象，这个对象的方法中，this 的类型为 T。现在有更好的语法来取代他，举例：

type User = {
  name: string
  age: number
}

// 第一个对象，必须使用 ThisType<User>，否则下面的 this.age 会提示错误
const user1: ThisType<User> = {
  name: 'user1',

  sayHello() {
    return `我叫${this.name}，年龄${this.age}`
  },
}

// 第二个对象
const user2 = {
  name: 'user2',
  
  // 注意这里的 this 是一个不存在的参数，它写在这里仅用于表示此方法中 this 的类型
  // 实际上 sayHello 的方法签名是 ()，不接受任何参数
  sayHello(this: User) {
    return `我叫${this.name}，年龄${this.age}`
  },
}

字符串大小写处理：

Uppercase<T>：字符串 T 的全大写格式；
Lowercase<T>：字符串 T 的全小写格式；
Capitalize<T>：字符串 T 的首字母大写格式；
Uncapitalize<T>：字符串 T 的首字母小写格式。

通常 Uppercase、Lowercase 的使用场景比较少，此处给出一个使用示例：

/** 将指定对象的所有键转为大写，并添加 REACT_APP_ 前缀 */
type ReactAppEnvType<T extends object> = {
  [K in keyof T as `REACT_APP_${Uppercase<string & K>}`]: T[K]
}

// 原始对象
const envVarObject = {
  apiRoot: '',
  openAiKey: '',
}

// 经过 ReactAppEnvType 转化后
// 此对象的键必须使用此格式，更换前缀或大小写都会导致错误
const reactEnvVarObject: ReactAppEnvType<typeof envVarObject> = {
  REACT_APP_APIROOT: '',
  REACT_APP_OPENAIKEY: '',
}

而 Capitalize 和 Uncapitalize 使用场景会更多一点，给出一个使用示例：

/** 为指定对象中所有的键添加 getter 和 setter 方法 */
type ModelType<T extends object> = T & {
  [K in keyof T as `get${Capitalize<string & K>}`]: () => T[K]
} & {
  [K in keyof T as `set${Capitalize<string & K>}`]: (p: T[K]) => void
}

// 原始对象
const user = {
  name: '',
}

// 经过 ModelType 转化后的对象
// 此对象的键必须使用此格式，更换前缀或大小写都会导致错误
const userModel: ModelType<typeof user> = {
  name: '',
  getName: () => '',
  setName: p => {},
}

以上便是这些实用类型的用法。

`intrinsic` 关键字

上文中讲到了 Uppercase、Lowercase、Capitalize 和 Uncapitalize 四个实用类型。
可以看到它们的源码：

// 注：源码中含有注释，此处为了简洁，删除了所有注释

type Uppercase<S extends string> = intrinsic;
type Lowercase<S extends string> = intrinsic;
type Capitalize<S extends string> = intrinsic;
type Uncapitalize<S extends string> = intrinsic;

这里便出现了 intrinsic 关键字，而且 intrinsic 作为关键字在源码中总共就出现了这四次。

可以看出，这四个实用类型很难用其它实用类型和 TypeScript 语法组合来实现，实际上它是由 TypeScript 语言内部直接实现的，所以此处没有源码。
也就是说 intrinsic 关键字只是起到一个占位的作用，这也是官方的说法。

`infer` 关键字

前面说过，infer 实际上用于类型推断的功能。
infer 必须和 extends 配合写成三目运算符的格式，用于推断出现在占位符位置的类型。

简单来说：

代码 infer X 表示在当前这个位置放置 “未知数” X，让 TypeScript 来推断位于此处的 X 的类型；
因为需要推断，所以 infer 需要配合三目运算符，它表示如果此类型可推断和无法推断时的类型取值。

光是这么说很难去理解，这里给出几个代码示例：

举例1，已知一个数组，获取它的成员类型：

// 一般来说数组会写成 User[] 这种形式，那么想推测 User 的类型，则写成 (infer U)[]
// 使用 infer U 来作为 User 这个类型的占位符，让 TypeScript 来推测 U

// 代码如下：
type TypeofArray<T extends any[]> = T extends (infer U)[] ? U : never

举例2，已知一个 Promise，获取它成功后的值：

// 显而易见，直接将 infer 放在 Promise 的尖括号里
type TypeofPromise<T> = T extends Promise<infer R> ? R : never

举例3，TypeScript 内置实用类型 ReturnType<T> 的实现：

// 一般来说方法会写成 () => T 这种形式，那么想推测 T 类型，则写成：
// (...args: any) => infer R ? R : any

// 使用 infer R 来作为返回值类型的占位符，让 TS 来推测 R

// 代码如下
type ReturnType<T> = T extends (...args: any) => infer R ? R : any

TypeScript 中，infer 定义的 “未知数” 类型如果放置在函数参数的位置，它遵循逆变规则，例如推断方法参数时存在多个类型 A 和 B，那么最终结果是 A & B（更具体的参数兼容较为抽象的参数）；
如果放在数组、对象字段、函数返回值等位置，它遵循协变规则，此时若存在多个类型则最终结果为 A | B（较为抽象类型可用于接收更具体的返回值）。

Utility Types 实用类型

intrinsic 关键字

infer 关键字

`intrinsic` 关键字

`infer` 关键字