TypeScript 的类型系统
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 语言中都是内置对象，而不是类型名称。
另外，undefined 和 null 既可以作为值，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。
以下是它们的简单介绍。
boolean 类型
boolean类型只包含true和false两个布尔值。
const x:boolean = true; const y:boolean = false;
上面示例中，变量x和y就属于 boolean 类型。
string 类型
string类型包含所有字符串。
const x:string = 'hello'; const y:string = `${x} world`;
上面示例中，普通字符串和模板字符串都属于 string 类型。
number 类型
number类型包含所有整数和浮点数。
const x:number = 123; const y:number = 3.14; const z:number = 0xffff;
上面示例中，整数、浮点数和非十进制数都属于 number 类型。
bigint 类型
bigint 类型包含所有的大整数。
const x:bigint = 123n; const y:bigint = 0xffffn;
上面示例中，变量x和y就属于 bigint 类型。
bigint 与 number 类型不兼容。
const x:bigint = 123; // 报错 const y:bigint = 3.14; // 报错
上面示例中，bigint类型赋值为整数和小数，都会报错。
注意，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。
const x:symbol = Symbol();
上面示例中，Symbol()函数的返回值就是 symbol 类型。
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。
const x:object = { foo: 123 }; const y:object = [1, 2, 3]; const z:object = (n:number) => n + 1;
上面示例中，对象、数组、函数都属于 object 类型。
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）。
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）。
const x:null = null;
上面示例中，变量x就属于 null 类型。
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。
// 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。
// 打开编译设置 strictNullChecks let a = undefined; // undefined const b = undefined; // undefined let c = null; // null const d = null; // null
上面示例中，打开编译设置strictNullChecks以后，赋值为undefined的变量会被推断为undefined类型，赋值为null的变量会被推断为null类型。
包装对象类型
包装对象的概念
JavaScript 的8种类型之中，undefined和null其实是两个特殊值，object属于复合类型，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。
'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。
const s = new String('hello'); typeof s // 'object' s.charAt(1) // 'e'
上面示例中，s就是字符串hello的包装对象，typeof运算符返回object，不是string，但是本质上它还是字符串，可以使用所有的字符串方法。
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。
包装对象类型与字面量类型
由于包装对象的存在，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。
'hello' // 字面量 new String('hello') // 包装对象
上面示例中，第一行是字面量，第二行是包装对象，它们都是字符串。
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。
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
上面示例中，String类型可以赋值为字符串的字面量，也可以赋值为包装对象。但是，string类型只能赋值为字面量，赋值为包装对象就会报错。
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。
const n1:number = 1; const n2:Number = 1; Math.abs(n1) // 1 Math.abs(n2) // 报错
上面示例中，Math.abs()方法的参数类型被定义成小写的number，传入大写的Number类型就会报错。
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。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。
let a = Object(Symbol()); let b = Object(BigInt());
上面示例中，得到的就是 Symbol 和 BigInt 的包装对象，但是没有使用的意义。
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。建议始终使用小写的symbol和bigint，不使用大写的Symbol和BigInt。
Object 类型与 object 类型
TypeScript 的对象类型也有大写Object和小写object两种。
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。
let obj:Object; obj = true; obj = 'hi'; obj = 1; obj = { foo: 123 }; obj = [1, 2]; obj = (a:number) => a + 1;
上面示例中，原始类型值、对象、数组、函数都是合法的Object类型。
事实上，除了undefined和null这两个值不能转为对象，其他任何值都可以赋值给Object类型。
let obj:Object; obj = undefined; // 报错 obj = null; // 报错
上面示例中，undefined和null赋值给Object类型，就会报错。
另外，空对象{}是Object类型的简写形式，所以使用Object时常常用空对象代替。
let obj:{}; obj = true; obj = 'hi'; obj = 1; obj = { foo: 123 }; obj = [1, 2]; obj = (a:number) => a + 1;
上面示例中，变量obj的类型是空对象{}，就代表Object类型。
显然，无所不包的Object类型既不符合直觉，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，即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。
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
上面示例中，object类型不包含原始类型值，只包含对象、数组和函数。
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都不存在于这两个类型之中。
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或null。
let age:number = 24; age = null; // 正确 age = undefined; // 正确
上面代码中，变量age的类型是number，但是赋值为null或undefined并不报错。
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。
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类型和unknown类型）。
下面是 tsc 命令打开这个编译选项的例子。
// tsc --strictNullChecks app.ts let age:number = 24; age = null; // 报错 age = undefined; // 报错
上面示例中，打开--strictNullChecks以后，number类型的变量age就不能赋值为undefined和null。
这个选项在配置文件tsconfig.json的写法如下。
{ "compilerOptions": { "strictNullChecks": true // ... } }
打开strictNullChecks以后，undefined和null这两种值也不能互相赋值了。
// 打开 strictNullChecks let x:undefined = null; // 报错 let y:null = undefined; // 报错
上面示例中，undefined类型的变量赋值为null，或者null类型的变量赋值为undefined，都会报错。
总之，打开strictNullChecks以后，undefined和null只能赋值给自身，或者any类型和unknown类型的变量。
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”。
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。
// x 的类型是 "https" const x = 'https'; // y 的类型是 string const y:string = 'https';
上面示例中，变量x是const命令声明的，TypeScript 就会推断它的类型是值https，而不是string类型。
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。
// x 的类型是 { foo: number } const x = { foo: 1 };
上面示例中，变量x没有被推断为值类型，而是推断属性foo的类型是number。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。
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。
let x:5 = 5; let y:number = 4 + 1; x = y; // 报错 y = x; // 正确
上面示例中，变量x属于子类型，变量y属于父类型。子类型x不能赋值为父类型y，但是反过来是可以的。
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（详见《类型断言》一章）。
const x:5 = (4 + 1) as 5; // 正确
上面示例中，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。
let x:string|number; x = 123; // 正确 x = 'abc'; // 正确
上面示例中，变量x就是联合类型string|number，表示它的值既可以是字符串，也可以是数值。
联合类型可以与值类型相结合，表示一个变量的值有若干种可能。
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，非常清晰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。
let name:string|null; name = 'John'; name = null;
上面示例中，变量name的值可以是字符串，也可以是null。
联合类型的第一个成员前面，也可以加上竖杠|，这样便于多行书写。
let x: | 'one' | 'two' | 'three' | 'four';
上面示例中，联合类型的第一个成员one前面，加上了竖杠。
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。
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。
function printId( id:number|string ) { if (typeof id === 'string') { console.log(id.toUpperCase()); } else { console.log(id); } }
上面示例中，函数体内部会判断一下变量id的类型，如果是字符串，就对其执行toUpperCase()方法。
“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”（type narrowing）。
下面是“类型缩小”的另一个例子。
function getPort( scheme: 'http'|'https' ) { switch (scheme) { case 'http': return 80; case 'https': return 443; } }
上面示例中，函数体内部对参数变量scheme进行类型缩小，根据不同的值类型，返回不同的结果。
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。
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 会认为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。
let obj: { foo: string } & { bar: string }; obj = { foo: 'hello', bar: 'world' };
上面示例中，变量obj同时具有属性foo和属性bar。
交叉类型常常用来为对象类型添加新属性。
type A = { foo: number }; type B = A & { bar: number };
上面示例中，类型B是一个交叉类型，用来在A的基础上增加了属性bar。
type 命令
type命令用来定义一个类型的别名。
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。
type Color = 'red'; type Color = 'blue'; // 报错
上面示例中，同一个别名Color声明了两次，就报错了。
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。
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。
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。
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。
typeof 'foo'; // 'string'
上面示例中，typeof运算符返回字符串foo的类型是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。
typeof undefined; // "undefined" typeof true; // "boolean" typeof 1337; // "number" typeof "foo"; // "string" typeof {}; // "object" typeof parseInt; // "function" typeof Symbol(); // "symbol" typeof 127n // "bigint"
上面示例是typeof运算符在 JavaScript 语言里面，可能返回的八种结果。
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。
const a = { x: 0 }; type T0 = typeof a; // { x: number } type T1 = typeof a.x; // number
上面示例中，typeof a表示返回变量a的 TypeScript 类型（{ x: number }）。同理，typeof a.x返回的是属性x的类型（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。
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。
上例的代码编译结果如下。
let a = 1; let b; if (typeof a === 'number') { b = a; }
上面示例中，只保留了原始代码的第二个 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。
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。
type Age = number; type MyAge = typeof Age; // 报错
上面示例中，Age是一个类型别名，用作typeof命令的参数就会报错。
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。
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。
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，凡是可以使用父类型的地方，都可以使用子类型，但是反过来不行。
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，子类型还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。
