Typescript 类型检查原理之Override 是如何实现的

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前段时间写过一篇类型检查的实现原理的文章，实现了简单的赋值语句和函数调用的类型检查。实际上类型检查的情况特别多，一篇文章肯定写不完，所以我准备用系列文章来讲述各种类型检查的实现原理，帮助大家更好的掌握 typescript。

这一篇我们来实现 4.3 新增的 class 的 override 关键字的类型检查。(源码链接在后面)

override 修饰符是干嘛的

首先，我们来看下这个修饰符的作用：被 override 标示的方法必须得在父类中存在，否则会报错。

class Animal { 
  getName() { return ''; } 
} 
class Dog extends Animal { 
  override bak() { 
    return 'wang'; 
  } 
  override getName() { 
    return 'wang'; 
  } 
} 

上面这段代码会报错：This member cannot have an 'override' modifier because it is not declared in the base class 'Animal'.就是说重写的放在父类不存在，这样能避免父类重构的时候把一些子类需要重写的方法给去掉。

如何实现 override 修饰符的类型检查

其实所有的修饰符，包括 override、public、static 等，在 parse 成 AST 后都是作为一个属性存在的，这个 override 也是，我们通过 astexplorer.net 来查看一下。

可以看到 override 属性为 true。这样我们就可以通过这个属性把该 class 的所有的需要 override 的 ClassMethod 过滤出来。

然后还可以拿到 superClass 的名字，从作用域中找到对应的声明，然后遍历 AST 找到它所声明的所有 ClassMethod。

两者对比一下，所有不在父类中的 ClassMethod 都需要报错。

代码实现

我们基于 babel 来做 parser 和分析，写一个插件来做 override 的类型检查。关于 babel 插件的基础可以看小册《babel 插件通关秘籍》。

开启语法 typescript 插件来解析 ts 语法。

const { transformFromAstSync } = require('@babel/core'); 
const  parser = require('@babel/parser'); 
 
const ast = parser.parse(sourceCode, { 
    sourceType: 'unambiguous', 
    plugins: ['typescript'] 
}); 
 
const { code } = transformFromAstSync(ast, sourceCode, { 
    plugins: [overrideCheckerPlugin] 
}); 

插件要处理的是 ClassDeclaration，我们先搭一个基本的结构：

const { declare } = require('@babel/helper-plugin-utils'); 
 
const overrideCheckerPlugin = declare((api, options, dirname) => { 
    api.assertVersion(7); 
 
    return { 
        pre(file) { 
            file.set('errors', []); 
        }, 
        visitor: { 
            ClassDeclaration(path, state) { 
                const semanticErrors = state.file.get('errors'); 
                //... 
                state.file.set('errors', semanticErrors); 
            } 
        }, 
        post(file) { 
            console.log(file.get('errors')); 
        } 
    } 
}); 

具体的检查逻辑是拿到父类的所有方法名，拿到当前类的所有 override 方法名，然后做下过滤。

我们首先要拿到父类的 ast，通过名字从作用域中查找。

const superClass = path.node.superClass; 
if (superClass) { 
    const superClassPath = path.scope.getBinding(superClass.name).path; 
} 

然后封装一个方法来拿父类方法名，通过 path.traverse 来遍历 ast，把收集到的方法名存到 state 中。

function getAllClassMethodNames(classDeclarationNodePath) { 
    const state = { 
        allSuperMethodNames: [] 
    } 
    classDeclarationNodePath.traverse({ 
        ClassMethod(path) { 
            state.allSuperMethodNames.push(path.get('key').toString()) 
        } 
    }); 
    return state.allSuperMethodNames; 
} 

这样就拿到了所有父类方法名。

之后需要拿到当前类的所有方法名并过滤出 override 为 true 且不在父类中的进行报错。

const superClass = path.node.superClass; 
if (superClass) { 
    const superClassPath = path.scope.getBinding(superClass.name).path; 
    const allMethodNames = getAllClassMethodNames(superClassPath); 
 
    path.traverse({ 
        ClassMethod(path) { 
            if (path.node.override){ 
                const methodName = path.get('key').toString(); 
                const superClassName = superClassPath.get('id').toString(); 
                if (!allMethodNames.includes(methodName)) { 
                    // 报错                                     
                } 
            } 
        } 
    }); 
} 

报错的部分使用 code frame 来创建友好的代码打印格式，通过 Error.stackTraceLimit 设置为 0 去掉调用栈信息。

const tmp = Error.stackTraceLimit; 
Error.stackTraceLimit = 0; 
let errorMessage = `this member cannot have an 'override' modifier because it is not declared in the base class '${superClassName}'`; 
semanticErrors.push(path.get('key').buildCodeFrameError(errorMessage, Error)); 
Error.stackTraceLimit = tmp; 

这样，我们就完成了 override 的类型检查，整体代码如下：

const { declare } = require('@babel/helper-plugin-utils'); 
 
function getAllClassMethodNames(classDeclarationNodePath) { 
    const state = { 
        allSuperMethodNames: [] 
    } 
    classDeclarationNodePath.traverse({ 
        ClassMethod(path) { 
            state.allSuperMethodNames.push(path.get('key').toString()) 
        } 
    }); 
    return state.allSuperMethodNames; 
} 
 
const overrideCheckerPlugin = declare((api, options, dirname) => { 
    api.assertVersion(7); 
 
    return { 
        pre(file) { 
            file.set('errors', []); 
        }, 
        visitor: { 
            ClassDeclaration(path, state) { 
                const semanticErrors = state.file.get('errors'); 
 
                const superClass = path.node.superClass; 
                if (superClass) { 
                    const superClassPath = path.scope.getBinding(superClass.name).path; 
                    const allMethodNames = getAllClassMethodNames(superClassPath); 
         
                    path.traverse({ 
                        ClassMethod(path) { 
                            if (path.node.override){ 
                                const methodName = path.get('key').toString(); 
                                const superClassName = superClassPath.get('id').toString(); 
                                if (!allMethodNames.includes(methodName)) { 
                                    const tmp = Error.stackTraceLimit; 
                                    Error.stackTraceLimit = 0; 
                                    let errorMessage = `this member cannot have an 'override' modifier because it is not declared in the base class '${superClassName}'`; 
                                    semanticErrors.push(path.get('key').buildCodeFrameError(errorMessage, Error)); 
                                    Error.stackTraceLimit = tmp;                                     
                                } 
                            } 
                        } 
                    }); 
                } 
                state.file.set('errors', semanticErrors); 
            } 
        }, 
        post(file) { 
            console.log(file.get('errors')); 
        } 
    } 
}); 
 
module.exports = overrideCheckerPlugin; 

github 链接

测试效果

我们用最开始的代码来测试一下：

class Animal { 
    getName() { return ''; } 
} 
class Dog extends Animal { 
    override bak() { 
        return 'wang'; 
    } 
    override getName() { 
        return 'wang'; 
    } 
} 

打印信息为：

正确的识别出了 bak 在父类不存在的错误。

至此，我们实现了 override 的类型检查!

总结

类型检查情况很多，所以需要一个系列文章去讲，这一篇我们来实现 override 的类型检查。

override 是 ts 4.3 加入的特性，带有 override 修饰符的方法必须在父类中有对应的声明，否则会报错。

我们通过 babel 插件的方式实现了类型检查，思路是从作用域取出父类的声明，然后通过 path.traverse 拿到所有方法名，之后再取当前类的所有方法名，对于没在父类中声明并且带有 override 修饰符的方法进行报错。

本文是 【typescript 类型检查原理】系列文章的第二篇，后续还会有更多 typescript 类型检查的实现原理揭秘的文章。希望能够帮助大家更好的掌握 typescript。

关于 babel 插件的知识，可以看我的 babel 小册《babel 插件通关秘籍》，其中有详细的讲解。

本文源码链接 https://github.com/QuarkGluonPlasma/babel-plugin-exercize/tree/master/exercize-type-checker/src