TS 类型体操小册掘金排期到 4月份了,有点晚。。。
所以,我把其中一个套路提出来作为文章发了,大家可以提前感受下,到时候也会设置为小册的试读章节。
这个套路叫做数组长度做计数,就是用数组长度实现加减乘除、各种计数,是六大套路里最骚的一个。
下面是正文(小册原文):
套路四:数组长度做计数
TypeScript 类型系统不是图灵完备,各种逻辑都能写么,但好像没发现数值相关的逻辑。
没错,数值相关的逻辑比较绕,被我单独摘了出来,就是这节要讲的内容。
这是类型体操的第四个套路:数组长度做计数。
数组长度做计数
TypeScript 类型系统没有加减乘除运算符,怎么做数值运算呢?
不知道大家有没有注意到数组类型取 length 就是数值。
比如:
而数组类型我们是能构造出来的,那么通过构造不同长度的数组然后取 length,不就是数值的运算么?
TypeScript 类型系统中没有加减乘除运算符,但是可以通过构造不同的数组然后取 length 的方式来完成数值计算,把数值的加减乘除转化为对数组的提取和构造。
这点可以说是类型体操中最麻烦的一个点,需要思维做一些转换,绕过这个弯来。
下面我们就来做一些真实的案例来掌握它吧。
数组长度实现加减乘除
Add
我们知道了数值计算要转换为对数组类型的操作,那么加法的实现很容易想到:
构造两个数组,然后合并成一个,取 length。
比如 3 + 2,就是构造一个长度为 3 的数组类型,再构造一个长度为 2 的数组类型,然后合并成一个数组,取 length。
构造多长的数组是不确定的,需要递归构造,这个我们实现过:
type BuildArray<
Length extends number,
Ele = unknown,
Arr extends unknown[] = []
> = Arr['length'] extends Length
? Arr
: BuildArray<Length, Ele, [...Arr, Ele]>;
类型参数 Length 是要构造的数组的长度。类型参数 Ele 是数组元素,默认为 unknown。类型参数 Arr 为构造出的数组,默认是 []。
如果 Arr 的长度到达了 Length,就返回构造出的 Arr,否则继续递归构造。
构造数组实现了,那么基于它就能实现加法:
type Add<Num1 extends number, Num2 extends number> =
[...BuildArray<Num1>,...BuildArray<Num2>]['length'];
我们拿大一点的数测试下:
结果是对的。
就这样,我们通过构造一定长度的数组取 length 的方式实现了加法运算。
Subtract
加法是构造数组,那减法怎么做呢?
减法是从数值中去掉一部分,很容易想到可以通过数组类型的提取来做。
比如 3 是 [unknown, unknown, unknown] 的数组类型,提取出 2 个元素之后,剩下的数组再取 length 就是 1。
所以减法的实现是这样的:
type Subtract<Num1 extends number, Num2 extends number> =
BuildArray<Num1> extends [...arr1: BuildArray<Num2>, ...arr2: infer Rest]
? Rest['length']
: never;
类型参数 Num1、Num2 分别是被减数和减数,通过 extends 约束为 number。
构造 Num1 长度的数组,通过模式匹配提取出 Num2 长度个元素,剩下的放到 infer 声明的局部变量 Rest 里。
取 Rest 的长度返回,就是减法的结果。
就这样,我们通过数组类型的提取实现了减法运算。
Multiply
我们把加法转换为了数组构造,把减法转换为了数组提取。那乘法怎么做呢?
为了解释乘法,我去翻了下小学教材,找到了这样一张图:
1 乘以 5 就相当于 1 + 1 + 1 + 1 + 1,也就是说乘法就是多个加法结果的累加。
那么我们在加法的基础上,多加一个参数来传递中间结果的数组,算完之后再取一次 length 就能实现乘法:
type Mutiply<
Num1 extends number,
Num2 extends number,
ResultArr extends unknown[] = []
> = Num2 extends 0 ? ResultArr['length']
: Mutiply<Num1, Subtract<Num2, 1>, [...BuildArray<Num1>, ...ResultArr]>;
类型参数 Num1 和 Num2 分别是被加数和加数。
因为乘法是多个加法结果的累加,我们加了一个类型参数 ResultArr 来保存中间结果,默认值是 [],相当于从 0 开始加。
每加一次就把 Num2 减一,直到 Num2 为 0,就代表加完了。
加的过程就是往 ResultArr 数组中放 Num1 个元素。
这样递归的进行累加,也就是递归的往 ResultArr 中放元素。
最后取 ResultArr 的 length 就是乘法的结果。
就这样,我们通过递归的累加实现了乘法。
Divide
乘法是递归的累加,那减法不就是递归的累减么?
我再去翻了下小学教材,找到了这样一张图:
我们有 9 个苹果,分给美羊羊 3 个,分给懒羊羊 3 个,分给沸羊羊 3 个,最后剩下 0 个。所以 9 / 3 = 3。
所以,除法的实现就是被减数不断减去减数,直到减为 0,记录减了几次就是结果。
也就是这样的:
type Divide<
Num1 extends number,
Num2 extends number,
CountArr extends unknown[] = []
> = Num1 extends 0 ? CountArr['length']
: Divide<Subtract<Num1, Num2>, Num2, [unknown, ...CountArr]>;
类型参数 Num1 和 Num2 分别是被减数和减数。
类型参数 CountArr 是用来记录减了几次的累加数组。
如果 Num1 减到了 0 ,那么这时候减了几次就是除法结果,也就是 CountArr['length']。
否则继续递归的减,让 Num1 减去 Num2,并且 CountArr 多加一个元素代表又减了一次。
这样就实现了除法:
就这样,我们通过递归的累减并记录减了几次实现了除法。
做完了加减乘除,我们再来做一些别的数值计算的类型体操。
数组长度实现计数
StrLen
数组长度可以取 length 来得到,但是字符串类型不能取 length,所以我们来实现一个求字符串长度的高级类型。
字符串长度不确定,明显要用递归。每次取一个并计数,直到取完,就是字符串长度。
type StrLen<
Str extends string,
CountArr extends unknown[] = []
> = Str extends `${string}${infer Rest}`
? StrLen<Rest, [...CountArr, unknown]>
: CountArr['length']
类型参数 Str 是待处理的字符串。类型参数 CountArr 是做计数的数组,默认值 [] 代表从 0 开始。
每次通过模式匹配提取去掉一个字符之后的剩余字符串,并且往计数数组里多放入一个元素。递归进行取字符和计数。
如果模式匹配不满足,代表计数结束,返回计数数组的长度 CountArr['length']。
这样就能求出字符串长度:
GreaterThan
能够做计数了,那也就能做两个数值的比较。
我们往一个数组类型中不断放入元素取长度,如果先到了 A,那就是 B 大,否则是 A 大:
type GreaterThan<
Num1 extends number,
Num2 extends number,
CountArr extends unknown[] = []
> = Num1 extends Num2
? false
: CountArr['length'] extends Num2
? true
: CountArr['length'] extends Num1
? false
: GreaterThan<Num1, Num2, [...CountArr, unknown]>;
类型参数 Num1 和 Num2 是待比较的两个数。
类型参数 CountArr 是计数用的,会不断累加,默认值是 [] 代表从 0 开始。
如果 Num1 extends Num2 成立,代表相等,直接返回 false。
否则判断计数数组的长度,如果先到了 Num2,那么就是 Num1 大,返回 true。
反之,如果先到了 Num1,那么就是 Num2 大,返回 false。
如果都没到就往计数数组 CountArr 中放入一个元素,继续递归。
这样就实现了数值比较。
当 3 和 4 比较时:
当 6 和 4 比较时:
Fibonacci谈到了数值运算,就不得不提起经典的 Fibonacci 数列的计算。
Fibonacci
数列是 1、1、2、3、5、8、13、21、34、…… 这样的数列,有当前的数是前两个数的和的规律。
F(0) = 1,F(1) = 1, F(n) = F(n - 1) + F(n - 2)(n ≥ 2,n ∈ N*)
也就是递归的加法,在 TypeScript 类型编程里用构造数组来实现这种加法:
type FibonacciLoop<
PrevArr extends unknown[],
CurrentArr extends unknown[],
IndexArr extends unknown[] = [],
Num extends number = 1
> = IndexArr['length'] extends Num
? CurrentArr['length']
: FibonacciLoop<CurrentArr, [...PrevArr, ...CurrentArr], [...IndexArr, unknown], Num>
type Fibonacci<Num extends number> = FibonacciLoop<[1], [], [], Num>;
类型参数 PrevArr 是代表之前的累加值的数组。类型参数 CurrentArr 时代表当前数值的数组。
类型参数 IndexArr 用于记录 index,每次递归加一,默认值是 [],代表从 0 开始。
类型参数 Num 代表求数列的第几个数。
判断当前 index 也就是 IndexArr['length'] 是否到了 Num,到了就返回当前的数值 CurrentArr['length']。
否则求出当前 index 对应的数值,用之前的数加上当前的数 [...PrevArr, ... CurrentArr]。
然后继续递归,index + 1,也就是 [...IndexArr, unknown]。
这就是递归计算 Fibinacci 数列的数的过程。
可以正确的算出第 8 个数是 21:
总结
TypeScript 类型系统没有加减乘除运算符,所以我们通过数组类型的构造和提取,然后取长度的方式来实现数值运算。
我们通过构造和提取数组类型实现了加减乘除,也实现了各种计数逻辑。
用数组长度做计数这一点是 TypeScript 类型体操中最麻烦的一个点,也是最容易让新手困惑的一个点。