TypeScript

外观

类型系统 ​

提示

本章是 TypeScript 类型系统的总体介绍。

TypeScript 继承了 JavaScript 的类型，在这个基础上，定义了一套自己的类型系统。

基本类型 ​

概述 ​

JavaScript 语言（注意，不是 TypeScript）将值分成 8 种类型：

  • boolean
  • string
  • number
  • bigint
  • symbol
  • object
  • undefined
  • null

TypeScript 继承了 JavaScript 的类型设计，以上 8 种类型可以看作 TypeScript 的基本类型。

注意

上面所有类型的名称都是小写字母，首字母大写的 Number、String、Boolean 等在 JavaScript 语言种都是内置对象，而不是类型名称。

另外，undefined 和 null 即可以作为值，也可以作为类型，取决于在哪里使用它们。

这 8 种基本类型是 TypeScript 类型系统的基础，复杂类型由它们组合而成。

boolean 类型 ​

boolean 类型只包含 true 和 false 两个布尔值。

ts
const x: boolean = true
const y: boolean = false

string 类型 ​

string 类型包含所有字符串。

ts
const x: string = 'hello'
const y: string = `${x} world`

number 类型 ​

number 类型包含所有整数和浮点数。

ts
const x: number = 123
const y: number = 3.14
const z: number = 0xffff

bigint 类型 ​

bigint 类型包含所有的大整数。

ts
const x: bigint = 123n
const y: bigint = 0xffffn

注意

bigint 与 number 类型不兼容。

ts
const x: bigint = 123 // 报错
const y: bigint = 3.14 // 报错

另外，bigint 类型是 ES2020 标准引入的。如果使用这个类型，TypeScript 编译的目标 JavaScript 版本不能低于 ES2020（即编译参数 target 不低于 es2020）。

symbol 类型 ​

symbol 类型包含所有的 Symbol 值。

ts
const x: symbol = Symbol()

symbol 类型的详细介绍，参见《Symbol》一章。

object 类型 ​

根据 JavaScript 的设计，object 类型包含了所有对象、数组和函数。

ts
const x: object = { foo: 123 }
const y: object = [1, 2, 3]
const z: object = (n: number) => n + 1

undefined 类型，null 类型 ​

undefined 和 null 是两种独立类型，它们各自都只有一个值。

undefined 类型只包含一个值 undefined，表示未定义（即还未给出定义，以后可能会有定义）。

ts
let x: undefined = undefined

上面示例中，变量 x 就属于 undefined 类型。两个 undefined 里面，第一个是类型，第二个是值。

null 类型也只包含一个值 null，表示为空（即此处没有值）。

ts
const x: null = null

注意

如果没有声明类型的变量，被赋值为 undefined 或 null，在关闭编译设置 noImplicitAny 和 strictNullChecks 时，它们的类型会被推断为 any。

ts
// 关闭 noImplicitAny 和 strictNullChecks

let a = undefined // any
const b = undefined // any

let c = null // any
const d = null // any

如果希望避免这种情况，则需要打开编译选项 strictNullChecks。

ts
// 打开 strictNullChecks

let a = undefined // undefined
const b = undefined // undefined

let c = null // null
const d = null // null

包装对象类型 ​

包装类型的概念 ​

JavaScript 的 8 种类型之中，undefined 和 null 其实是两个特殊值，object 是复合类型，剩下的五种属于原始类型（primitive value），代表最基本的、不可再分的值。

  • boolean
  • string
  • number
  • bigint
  • symbol

上面这五种原始类型的值，都有对应的包装对象（wrapper object）。所谓“包装对象”，指的是这些值在需要时，会自动产生的对象。

js
'hello'.charAt(1) // 'e'

上面示例中，字符串 hello 执行了 charAt() 方法。但是，在 JavaScript 语言中，只有对象才有方法，原始类型的值本身没有方法。这行代码之所以可以运行，就是因为在调用方法时，字符串会自动转为包装对象，charAt() 方法其实是定义在包装对象上。

这样的设计大大方便了字符串处理，省去了将原始类型的值手动转成对象实例的麻烦。

五种包装对象之中，symbol 类型和 bigint 类型无法直接获取它们的包装对象（即 Symbol() 和 BigInt() 不能作为构造函数使用），但是剩下三种可以。

  • Boolean()
  • String()
  • Number()

以上三个构造函数，执行后可以直接获取某个原始类型值的包装对象。

js
const s = new String('hello')
typeof s // 'object'
s.charAt(1) // 'e'

注意

String() 只有当作构造函数使用时（即带有 new 命令调用），才会返回包装对象。如果当作普通函数使用（不带有 new 命令），返回就是一个普通字符串。其他两个构造函数 Number() 和 Boolean() 也是如此。

包装类型与字面量类型 ​

由于包装类型的存在，导致每一个原始类型的值都有包装对象和字面量两种情况：

js
'hello' // 字面量
new String('hello') //  包装对象

为了区分这两种情况，TypeScript 对五种原始类型分别提供了大写和小写两种类型：

  • Boolean 和 boolean
  • String 和 string
  • Number 和 number
  • Bigint 和 bigint
  • Symbol 和 symbol

其中，大写类型同时包含包装对象和字面量两种情况，小写类型只包含字面量，不包含包装对象。

ts
const s1: String = 'hello' // 正确
const s2: String = new String('hello') // 正确

const s3: string = 'hello' // 正确
const s4: string = new String('hello') // 报错

建议

只使用小写类型，不使用大写类型。因为绝大部分使用原始类型的场合，都是使用字面量，不使用包装对象。而且，TypeScript 把很多内置方法的参数，定义成小写类型，使用大写类型会报错。

ts
const n1: number = 1
const n2: Number = 1

Math.abs(n1) // 1
Math.abs(n2) // 报错

上一小节说过，Symbol() 和 BigInt() 这两个函数不能当作构造函数使用，所以没有办法直接获得 symbol 类型和 bigint 类型的包装对象，除非使用下面的写法：

ts
let a = Object(Symbol())
let b = Object(BigInt())

但是，它们没有使用场景，因此 Symbol 和 BigInt 这两个类型虽然存在，但是完全没有使用的理由。

注意

目前在 TypeScript 里面，symbol 和 Symbol 两种写法没有差异，bigint 和 BigInt 也是如此，不知道是否属于官方的疏忽。建议始终使用小写，不要使用大写。

Object 类型与 object 类型 ​

Object 类型 ​

大写的 Object 类型代表 JavaScript 语言里面的广义对象。所有可以转成对象的值，都是 Object 类型，这囊括了几乎所有的值。

ts
let obj: Object

obj = true
obj = 'hi'
obj = 1
obj = { foo: 123 }
obj = [1, 2]
obj = (a: number) => a + 1

事实上，除了 undefined 和 null 这两个值不能转为对象，其他任何只都可以赋值给 Object 类型。

ts
let obj: Object

obj = undefined // 报错
obj = null // 报错

另外，空对象 {} 是 Object 类型的简写形式：

ts
let obj: {}

obj = true
obj = 'hi'
obj = 1
obj = { foo: 123 }
obj = [1, 2]
obj = (a: number) => a + 1

显然，无所不包的 Object 类型即不符合直觉，也不方便使用。

object 类型 ​

小写的 object 类型代表 JavaScript 里面的狭义对象，既可以用字面量表示的对象，只包含对象、数组和函数，不包括原始类型的值。

ts
let obj: object

obj = { foo: 123 }
obj = [1, 2]
obj = (a: number) => a + 1
obj = true // 报错
obj = 'hi' // 报错
obj = 1 // 报错

大多数时候，我们使用对象类型，只希望包含真正的对象，不希望包含原始类型。所以，建议总是使用小写类型 object，不使用大写类型 Object。

注意

无论是大写的 Object 类型，还是小写的 object 类型，都只包含 JavaScript 内置对象原生的属性和方法，用户自定义的属性和方法不存在于这两个类型之中。

ts
const o1: Object = { foo: 0 }
const o2: object = { foo: 0 }

o1.toString() // 正确
o1.foo // 报错

o2.toString() // 正确
o2.foo // 报错

上面示例中，toString() 是对象的原生方法，可以正确访问。foo 是自定义属性，访问就会报错。如何描述对象的自定义属性，详见《对象类型》一章。

undefined 和 null 的特殊性 ​

undefined 和 null 既是值，又是类型。

作为值，它们有一个特殊的地方：任何其他类型的变量都可以赋值为 undefined 和 null。

ts
let age: number = 24

age = null // 正确
age = undefined // 正确

这并不是因为 undefined 和 null 包含在 number 类型里面，而是故意这样设计，任何类型的变量都可以赋值为 undefined 和 null，以便跟 JavaScript 的行为保持一致。

JavaScript 的行为是，变量如果等于 undefined 就表示还没有赋值，如果等于 null 就表示值为空。所以，TypeScript 就允许了任何类型的变量都可以赋值为这两个值。

但是有时候，这并不是开发者想要的行为，也不利于发挥类型系统的优势。

ts
const obj: object = undefined
obj.toString() // 编译不报错，运行就报错

上面示例中，变量 obj 等于 undefined，编译不会报错。但是，实际执行时，调用 obj.toString() 就报错了，因为 undefined 不是对象，没有这个方法。

为了避免这种情况，及早发现错误，TypeScript 提供了一个编译选项 strictNullChecks。只要打开这个选项，undefined 和 null 就不能赋值给其他类型的变量（除了 any 和 unknown 类型）。

下面是 tsc 命令打开这个编译选项的例子：

ts
// tsc --strictNullChecks app.ts

let age: number = 24

age = null // 报错
age = undefined // 报错

这个选项在配置文件 tsconfig.json 的写法如下：

json
{
  "compilerOptions": {
    "strictNullChecks": true
    // ...
  }
}

打开 strictNullChecks 以后，undefined 和 null 这两种值也不能相互赋值了：

ts
// 打开 strictNullChecks

let x: undefined = null // 报错
let y: null = undefined // 报错

总之，打开 strictNullChecks 以后，undefined 和 null 只能赋值给自身，或者 any 和 undefined 类型的变量：

ts
let x: any = undefined
let y: unknown = null

值类型 ​

TypeScript 规定，单个值也是一种类型，称为“值类型”。

ts
let x: 'hello'
x = 'hello' // 正确
x = 'world' // 报错

上面示例中，变量 x 的类型是字符串 hello，导致它只能赋值为这个字符串，赋值为其他字符串就会报错。

TypeScript 推断类型时，遇到 const 命令声明的变量，如果代码里面没有注明类型，就会推断该变量是值类型。

ts
// x 的类型是 "https"
const x = 'https'

// y 的类型是 string
const y: string = 'https'

这样推断是合理的，因为 const 命令声明的变量，一旦声明就不能改变，相当于常量。值类型就意味着不能赋为其他值。

注意

const 命令声明的变量，如果赋值为对象，并不会推断为值类型。

ts
// x 的类型是 { foo: number }
const x = { foo: 1 }

这是因为 JavaScript 里面，const 变量赋值为对象时，属性值是可以改变的。

值类型可能会出现一些很奇怪的报错。

ts
const x: 5 = 4 + 1 // 报错

上面示例中，等号左侧的类型是数值 5，等号右侧 4 + 1 的类型，TypeScript 推测为 number。由于 5 是 number 的子类型，number 是 5 的父类型，父类型不能赋值给子类型，所以报错了（详见本章后文）。

但是，反过来是可以的，子类型可以赋值给父类型。

ts
let x: 5 = 5
let y: number = 4 + 1

x = y // 报错
y = x // 正确

如果一定要让子类型可以赋值为父类型的值，就要用到类型断言。

ts
const x: 5 = (4 + 1) as 5 // 正确

上面示例，在 4 + 1 后面加上 as 5，就是告诉编译器，可以把 4 + 1 的类型视为值类型 5，这样就不会报错了。

只包含单个值的值类型，用处不大。实际开发中，往往将多个值结合，作为联合类型使用。

联合类型 ​

联合类型（union types）指的是多个类型组成的一个新类型，使用符号 | 表示。

联合类型 A | B 表示，任何一个类型只要属于 A 或 B，就属于联合类型 A | B。

ts
let x: string | number

x = 123
x = 'abc'

联合类型与值类型结合，表示一个变量的值有若干种可能。

ts
let setting: true | false

let gender: 'male' | 'female'

let rainbowColor: '赤' | '橙' | '黄' | '绿' | '青' | '蓝' | '紫'

上面的示例都是由值类型组成的联合类型，非常清楚地表达了变量的取值范围。其中，true | false 其实就是布尔类型 boolean。

前面提到，打开编译选项 strictNullChecks 后，其他类型的变量不能赋值为 undefined 或 null。这时，如果某个变量确实可能包含空值，就可以采用联合类型的写法。

ts
let name: string | null

name = 'John'
name = null

如果一个变量有多种类型，读取该变量时，往往需要进行“类型缩小”（type narrowing），区分该值到底属于哪一种类型，然后再进一步处理。

ts
function printId(id: number | string) {
  console.log(id.toUpperCase()) // 报错
}

上面示例中，参数变量 id 可能是数值，也可能是字符串，这时直接对这个变量调用 toUpperCase() 方法会报错，因为这个方法只存在于字符串，不存在于数值。

解决方法就是对参数 id 做一下类型缩小，确定它的类型以后再进行处理。

ts
function printId(id: number | string) {
  if (typeof id === 'string') {
    console.log(id.toUpperCase())
  } else {
    console.log(id)
  }
}

“类型缩小”是 TypeScript 处理联合类型的标准方法，凡是遇到可能为多种类型的场合，都需要先缩小类型，再进行处理。实际上，联合类型本身可以看成是一种“类型放大”（type widening），处理时就需要“类型缩小”。

下面是“类型缩小”的另一个例子：

ts
function getPort(scheme: 'http' | 'https') {
  switch (scheme) {
    case 'http':
      return 80
    case 'https':
      return 443
  }
}

交叉类型 ​

交叉类型（intersection types）指的多个类型组成的一个新类型，使用符号 & 表示。

交叉类型 A & B 表示，任何一个类型必须同时属于 A 和 B，才属于交叉类型 A & B，即交叉类型同时满足 A 和 B 的特征。

ts
let x: number & string

上面示例中，变量 x 同时是数值和字符串，这当然是不可能的，所以 TypeScript 认为 x 的类型实际是 never。

交叉类型的主要用途是表示对象的合成：

ts
let obj: { foo: string } & { bar: string }

obj = {
  foo: 'hello',
  bar: 'world'
}

交叉类型常常用来为对象类型添加新属性：

ts
type A = { foo: number }

type B = A & { bar: number }

type 命令 ​

type 命令用来定义一个类型的别名。

ts
type Age = number

let age: Age = 55

上面示例中，type 命令为 number 类型定义了一个别名 Age。这样就能像使用 number 一样，使用 Age 作为类型。

别名可以让类型的名字变得更有意义，也能增加代码的可读性，还可以使复杂类型用起来更方便，便于以后修改变量的类型。

别名不允许重名。

ts
type Color = 'red'
type Color = 'blue' // 报错

别名的作用域是块级作用域。这意味着，代码块内部定义的别名，影响不到外部。

ts
type Color = 'red'

if (Math.random() < 0.5) {
  type Color = 'blue'
}

上面示例中，if 代码块内部的类型别名 Color，跟外部的 Color 是不一样的。

别名支持使用表达式，也可以在定义一个别名时，使用另一个别名，即别名允许嵌套。

ts
type World = 'world'
type Greeting = `hello ${World}`

上面示例中，别名 Greeting 使用了模板字符串，读取另一个别名 World。

注意

type 命令属于类型相关的代码，编译成 JavaScript 的时候，会被全部删除。

typeof 运算符 ​

JavaScript 语言中，typeof 运算符是一个一元运算符，返回一个字符串，代表操作数的类型。

js
typeof 'foo' // string

注意，这时 typeof 的操作数是一个值。

JavaScript 里面，typeof 运算符只可能返回八种结果，而且都是字符串。

js
typeof undefined // "undefined"
typeof true // "boolean"
typeof 1337 // "number"
typeof 'foo' // "string"
typeof {} // "object"
typeof parseInt // "function"
typeof Symbol() // "symbol"
typeof 127n // "bigint"

TypeScript 将 typeof 运算符移植到了类型运算，它的操作数依然是一个值，但是返回的不是字符串，而是该值的 TypeScript 类型。

ts
const a = { x: 0 }

type T0 = typeof a // { x :number }
type T1 = typeof a.x // number

这种用法的 typeof 返回的是 TypeScript 类型，所以只能用在类型运算之中（即跟类型相关的代码之中），不能用在值运算。

也就是说，同一段代码可能存在两种 typeof 运算符，一种用在值相关的 JavaScript 代码部分，另一种用在类型相关的 TypeScript 代码部分，

ts
let a = 1
let b: typeof a

if (typeof a === 'number') {
  b = a
}

上面示例中，用到了两个 typeof，第一个是类型运算，第二个是值运算。它们是不一样的，不要混淆。

JavaScript 的 typeof 遵守 JavaScript 规则，TypeScript 的 typeof 遵守 TypeScript 规则。它们的一个重要区别在于，编译后，前者会保留，后者会被全部删除。

上面代码的编译结果如下：

js
let a = 1
let b
if (typeof a === 'number') {
  b = a
}

上面示例中，只保留的原始代码的第二个 typeof，删除了第一个 typeof。

由于编译时不会进行 JavaScript 的值运算，所以 TypeScript 规定，typeof 的参数只能是标识符，不能是需要运算的表达式。

ts
type T = typeof Date() // 报错

上面示例会报错，原因是 typeof 的参数不能是一个值的运算式，而 Date() 需要运算才知道结果。

另外，typeof 命令的参数不能是类型。

ts
type Age = number
type MyAge = typeof Age // 报错

typeof 是一个很重要的 TypeScript 运算符，有些场合不知道某个变量 foo 的类型，这时使用 typeof foo 就可以获得它的类型。

块级类型声明 ​

TypeScript 支持块级类型声明，即类型可以声明在代码块（用大括号表示）里面，并且只在当前代码块有效。

ts
if (true) {
  type T = number
  let v: T = 5
} else {
  type T = string
  let v: T = 'hello'
}

上面示例中，存在两个代码块，其中分别有一个类型 T 的声明。这两个声明都只在自己的代码块内部有效，在代码块外部无效。

类型的兼容 ​

TypeScript 的类型存在兼容关系，某些类型可以兼容其他类型。

ts
type T = number | string

let a: number = 1
let b: T = a

上面示例中，变量 a 和 b 的类型是不一样的，但是变量 a 赋值给变量 b 并不会报错。这时，我们就认为， b 的类型兼容 a 的类型。

TypeScript 为这种情况定义了一个专门术语。如果类型 A 的值可以赋值给类型 B，那么类型 A 就称为类型 B 的子类型（subtype）。在上例中，类型 number 就是类型 number | string 的子类型。

TypeScript 的一个规则是，凡是可以用到父类型的地方，都可以使用子类型，但是反过来不行。

ts
let a: 'hi' = 'hi'
let b: string = 'hello'

b = a // 正确
a = b // 报错

上面示例中，hi 是 string 的子类型，string 是 hi 的父类型。所以，变量 a 可以赋值给变量 b，但是反过来就会报错。

之所以有这样的规则，是因为子类型继承了父类型的所有特征，所以可以用在父类型的场合。但是，子类型可能有一些父类型没有的特征，所以父类型不能用在子类型的场合。