TypeScript 之模板字面量类型

冴羽
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前言

TypeScript 的官方文档早已更新，但我能找到的中文文档都还停留在比较老的版本。所以对其中新增以及修订较多的章节进行了翻译整理。

我同时搭建了 TypeScript 中文站点: ts.yayujs.com ，正是因为我亲自翻译过，所以我认为这是国内最好的系统学习 TS 的教程之一。

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模板字面量类型（Template Literal Types）

模板字面量类型以字符串字面量类型为基础，可以通过联合类型扩展成多个字符串。

它们跟 JavaScript 的模板字符串是相同的语法，但是只能用在类型操作中。当使用模板字面量类型时，它会替换模板中的变量，返回一个新的字符串字面量：

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

当模板中的变量是一个联合类型时，每一个可能的字符串字面量都会被表示：

type EmailLocaleIDs = "welcome_email" | "email_heading";
type FooterLocaleIDs = "footer_title" | "footer_sendoff";
 
type AllLocaleIDs = `${EmailLocaleIDs | FooterLocaleIDs}_id`;
// type AllLocaleIDs = "welcome_email_id" | "email_heading_id" | "footer_title_id" | "footer_sendoff_id"

如果模板字面量里的多个变量都是联合类型，结果会交叉相乘，比如下面的例子就有 2 * 2 * 3 一共 12 种结果：

type AllLocaleIDs = `${EmailLocaleIDs | FooterLocaleIDs}_id`;
type Lang = "en" | "ja" | "pt";
 
type LocaleMessageIDs = `${Lang}_${AllLocaleIDs}`;
// type LocaleMessageIDs = "en_welcome_email_id" | "en_email_heading_id" | "en_footer_title_id" | "en_footer_sendoff_id" | "ja_welcome_email_id" | "ja_email_heading_id" | "ja_footer_title_id" | "ja_footer_sendoff_id" | "pt_welcome_email_id" | "pt_email_heading_id" | "pt_footer_title_id" | "pt_footer_sendoff_id"

如果真的是非常长的字符串联合类型，推荐提前生成，这种还是适用于短一些的情况。

类型中的字符串联合类型（String Unions in Types）

模板字面量最有用的地方在于你可以基于一个类型内部的信息，定义一个新的字符串，让我们举个例子：

有这样一个函数 makeWatchedObject， 它会给传入的对象添加了一个 on 方法。在 JavaScript 中，它的调用看起来是这样：makeWatchedObject(baseObject)，我们假设这个传入对象为：

const passedObject = {
  firstName: "Saoirse",
  lastName: "Ronan",
  age: 26,
};

这个 on 方法会被添加到这个传入对象上，该方法接受两个参数，eventName （ string 类型） 和 callBack （function 类型）：

// 伪代码
const result = makeWatchedObject(baseObject);
result.on(eventName, callBack);

我们希望 eventName 是这种形式：attributeInThePassedObject + "Changed" ，举个例子，passedObject 有一个属性 firstName，对应产生的 eventName 为 firstNameChanged，同理，lastName 对应的是 lastNameChanged，age 对应的是 ageChanged。

当这个 callBack 函数被调用的时候：

  • 应该被传入与 attributeInThePassedObject 相同类型的值。比如 passedObject 中， firstName 的值的类型为 string , 对应 firstNameChanged 事件的回调函数，则接受传入一个 string 类型的值。age 的值的类型为 number，对应 ageChanged 事件的回调函数，则接受传入一个 number 类型的值。
  • 返回值类型为 void 类型。

on() 方法的签名最一开始是这样的：on(eventName: string, callBack: (newValue: any) => void)。 使用这样的签名，我们是不能实现上面所说的这些约束的，这个时候就可以使用模板字面量：

const person = makeWatchedObject({
  firstName: "Saoirse",
  lastName: "Ronan",
  age: 26,
});
 
// makeWatchedObject has added `on` to the anonymous Object
person.on("firstNameChanged", (newValue) => {
  console.log(`firstName was changed to ${newValue}!`);
});

注意这个例子里，on 方法添加的事件名为 "firstNameChanged"， 而不仅仅是 "firstName"，而回调函数传入的值 newValue ，我们希望约束为 string 类型。我们先实现第一点。

在这个例子里，我们希望传入的事件名的类型，是对象属性名的联合，只是每个联合成员都还在最后拼接一个 Changed 字符，在 JavaScript 中，我们可以做这样一个计算：

Object.keys(passedObject).map(x => ${x}Changed)

模板字面量提供了一个相似的字符串操作：

type PropEventSource<Type> = {
    on(eventName: `${string & keyof Type}Changed`, callback: (newValue: any) => void): void;
};
 
/// Create a "watched object" with an 'on' method
/// so that you can watch for changes to properties.

declare function makeWatchedObject<Type>(obj: Type): Type & PropEventSource<Type>;

注意，我们在这里例子中，模板字面量里我们写的是 string & keyof Type，我们可不可以只写成 keyof Type 呢？如果我们这样写，会报错：

type PropEventSource<Type> = {
    on(eventName: `${keyof Type}Changed`, callback: (newValue: any) => void): void;
};

// Type 'keyof Type' is not assignable to type 'string | number | bigint | boolean | null | undefined'.
// Type 'string | number | symbol' is not assignable to type 'string | number | bigint | boolean | null | undefined'.
// ...

从报错信息中，我们也可以看出报错原因，在 《TypeScript 系列之 Keyof 操作符》里，我们知道 keyof 操作符会返回 string | number | symbol 类型，但是模板字面量的变量要求的类型却是 string | number | bigint | boolean | null | undefined，比较一下，多了一个 symbol 类型，所以其实我们也可以这样写：

type PropEventSource<Type> = {
    on(eventName: `${Exclude<keyof Type, symbol>}Changed`, callback: (newValue: any) => void): void;
};

再或者这样写：

type PropEventSource<Type> = {
     on(eventName: `${Extract<keyof Type, string>}Changed`, callback: (newValue: any) => void): void;
};

使用这种方式，在我们使用错误的事件名时，TypeScript 会给出报错：

const person = makeWatchedObject({
  firstName: "Saoirse",
  lastName: "Ronan",
  age: 26
});
 
person.on("firstNameChanged", () => {});
 
// Prevent easy human error (using the key instead of the event name)
person.on("firstName", () => {});
// Argument of type '"firstName"' is not assignable to parameter of type '"firstNameChanged" | "lastNameChanged" | "ageChanged"'.
 
// It's typo-resistant
person.on("frstNameChanged", () => {});
// Argument of type '"frstNameChanged"' is not assignable to parameter of type '"firstNameChanged" | "lastNameChanged" | "ageChanged"'.

模板字面量的推断（Inference with Template Literals）

现在我们来实现第二点，回调函数传入的值的类型与对应的属性值的类型相同。我们现在只是简单的对 callBack 的参数使用 any 类型。实现这个约束的关键在于借助泛型函数：

  1. 捕获泛型函数第一个参数的字面量，生成一个字面量类型
  2. 该字面量类型可以被对象属性构成的联合约束
  3. 对象属性的类型可以通过索引访问获取
  4. 应用此类型，确保回调函数的参数类型与对象属性的类型是同一个类型
type PropEventSource<Type> = {
    on<Key extends string & keyof Type>
        (eventName: `${Key}Changed`, callback: (newValue: Type[Key]) => void ): void;
};
 
declare function makeWatchedObject<Type>(obj: Type): Type & PropEventSource<Type>;

const person = makeWatchedObject({
  firstName: "Saoirse",
  lastName: "Ronan",
  age: 26
});
 
person.on("firstNameChanged", newName => {                             
														  // (parameter) newName: string
    console.log(`new name is ${newName.toUpperCase()}`);
});
 
person.on("ageChanged", newAge => {
                        // (parameter) newAge: number
    if (newAge < 0) {
        console.warn("warning! negative age");
    }
})

这里我们把 on 改成了一个泛型函数。

当一个用户调用的时候传入 "firstNameChanged"，TypeScript 会尝试着推断 Key 正确的类型。它会匹配 key 和 "Changed" 前的字符串 ，然后推断出字符串 "firstName" ，然后再获取原始对象的 firstName 属性的类型，在这个例子中，就是 string 类型。

内置字符操作类型（Intrinsic String Manipulation Types）

TypeScript 的一些类型可以用于字符操作，这些类型处于性能的考虑被内置在编译器中，你不能在 .d.ts 文件里找到它们。

Uppercase<StringType>

把每个字符转为大写形式：

type Greeting = "Hello, world"
type ShoutyGreeting = Uppercase<Greeting>        
// type ShoutyGreeting = "HELLO, WORLD"
 
type ASCIICacheKey<Str extends string> = `ID-${Uppercase<Str>}`
type MainID = ASCIICacheKey<"my_app">
// type MainID = "ID-MY_APP"

Lowercase<StringType>

把每个字符转为小写形式：

type Greeting = "Hello, world"
type QuietGreeting = Lowercase<Greeting>       
// type QuietGreeting = "hello, world"
 
type ASCIICacheKey<Str extends string> = `id-${Lowercase<Str>}`
type MainID = ASCIICacheKey<"MY_APP">    
// type MainID = "id-my_app"

Capitalize<StringType>

把字符串的第一个字符转为大写形式：

type LowercaseGreeting = "hello, world";
type Greeting = Capitalize<LowercaseGreeting>;
// type Greeting = "Hello, world"

Uncapitalize<StringType>

把字符串的第一个字符转换为小写形式：

type UppercaseGreeting = "HELLO WORLD";
type UncomfortableGreeting = Uncapitalize<UppercaseGreeting>;           
// type UncomfortableGreeting = "hELLO WORLD"

字符操作类型的技术细节

从 TypeScript 4.1 起，这些内置函数会直接使用 JavaScript 字符串运行时函数，而不是本地化识别 (locale aware)。

function applyStringMapping(symbol: Symbol, str: string) {
    switch (intrinsicTypeKinds.get(symbol.escapedName as string)) {
        case IntrinsicTypeKind.Uppercase: return str.toUpperCase();
        case IntrinsicTypeKind.Lowercase: return str.toLowerCase();
        case IntrinsicTypeKind.Capitalize: return str.charAt(0).toUpperCase() + str.slice(1);
        case IntrinsicTypeKind.Uncapitalize: return str.charAt(0).toLowerCase() + str.slice(1);
    }
    return str;
}

TypeScript 系列

TypeScript 系列文章由官方文档翻译、重难点解析、实战技巧三个部分组成，涵盖入门、进阶、实战，旨在为你提供一个系统学习 TS 的教程，全系列预计 40 篇左右。

本篇已收录在掘金专栏 《TypeScript 系列》。

此外我还写过 React 系列、Next.js 系列、JavaScript 系列、VuePress 博客搭建系列等多个系列文章，全系列文章目录：github.com/mqyqingfeng…

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