any 类型,unknown 类型,never 类型
本章介绍 TypeScript 的三种特殊类型,它们可以作为学习 TypeScript 类型系统的起点。
any 类型
基本含义
any 类型表示没有任何限制,该类型的变量可以赋予任意类型的值。
let x: any
x = 1 // 正确
x = 'foo' // 正确
x = true // 正确
上面示例中,变量x的类型是any,就可以被赋值为任意类型的值。
变量类型一旦设为any,TypeScript 实际上会关闭这个变量的类型检查。即使有明显的类型错误,只要句法正确,都不会报错。
let x: any = 'hello'
x(1) // 不报错
x.foo = 100 // 不报错
上面示例中,变量x的值是一个字符串,但是把它当作函数调用,或者当作对象读取任意属性,TypeScript 编译时都不报错。原因就是x的类型是any,TypeScript 不对其进行类型检查。
由于这个原因,应该尽量避免使用any类型,否则就失去了使用 TypeScript 的意义。
实际开发中,any类型主要适用以下两个场合。
(1)出于特殊原因,需要关闭某些变量的类型检查,就可以把该变量的类型设为any。
(2)为了适配以前老的 JavaScript 项目,让代码快速迁移到 TypeScript,可以把变量类型设为any。有些年代很久的大型 JavaScript 项目,尤其是别人的代码,很难为每一行适配正确的类型,这时你为那些类型复杂的变量加上any,TypeScript 编译时就不会报错。
总之,TypeScript 认为,只要开发者使用了any类型,就表示开发者想要自己来处理这些代码,所以就不对any类型进行任何限制,怎么使用都可以。
从集合论的角度看,any类型可以看成是所有其他类型的全集,包含了一切可能的类型。TypeScript 将这种类型称为“顶层类型”(top type),意为涵盖了所有下层。
类型推断问题
对于开发者没有指定类型、TypeScript 必须自己推断类型的那些变量,如果无法推断出类型,TypeScript 就会认为该变量的类型是any。
function add(x, y) {
return x + y
}
add(1, [1, 2, 3]) // 不报错
上面示例中,函数add()的参数变量x和y,都没有足够的信息,TypeScript 无法推断出它们的类型,就会认为这两个变量和函数返回值的类型都是any。以至于后面就不再对函数add()进行类型检查了,怎么用都可以。
这显然是很糟糕的情况,所以对于那些类型不明显的变量,一定要显式声明类型,防止被推断为any。
TypeScript 提供了一个编译选项noImplicitAny,打开该选项,只要推断出any类型就会报错。
$ tsc --noImplicitAny app.ts
上面命令使用了noImplicitAny编译选项进行编译,这时上面的函数add()就会报错。
这里有一个特殊情况,即使打开了noImplicitAny,使用let和var命令声明变量,但不赋值也不指定类型,是不会报错的。
var x // 不报错
let y // 不报错
上面示例中,变量x和y声明时没有赋值,也没有指定类型,TypeScript 会推断它们的类型为any。这时即使打开了noImplicitAny,也不会报错。
let x
x = 123
x = { foo: 'hello' }
上面示例中,变量x的类型推断为any,但是不报错,可以顺利通过编译。
由于这个原因,建议使用let和var声明变量时,如果不赋值,就一定要显式声明类型,否则可能存在安全隐患。
const命令没有这个问题,因为 JavaScript 语言规定const声明变量时,必须同时进行初始化(赋值)。
const x // 报错
// Variable 'x' implicitly has an 'any' type, but a better type may be inferred from usage.
// 'const' declarations must be initialized.
上面示例中,const命令声明的x是不能改变值的,声明时必须同时赋值,否则报错,所以它不存在类型推断为any的问题。
污染问题
any类型除了关闭类型检查,还有一个很大的问题,就是它会“污染”其他变量。它可以赋值给其他任何类型的变量(因为没有类型检查),导致其他变量出错。
let x: any = 'hello'
let y: number
y = x // 不报错
y * 123 // 不报错
y.toFixed() // 不报错
上面示例中,变量x的类型是any,实际的值是一个字符串。变量y的类型是number,表示这是一个数值变量,但是它被赋值为x,这时并不会报错。然后,变量y继续进行各种数值运算,TypeScript 也检查不出错误,问题就这样留到运行时才会暴露。
污染其他具有正确类型的变量,把错误留到运行时,这就是不宜使用any类型的另一个主要原因。
unknown 类型
为了解决any类型“污染”其他变量的问题,TypeScript 3.0 引入了unknown类型。它与any含义相同,表示类型不确定,可能是任意类型,但是它的使用有一些限制,不像any那样自由,可以视为严格版的any。
unknown跟any的相似之处,在于所有类型的值都可以分配给unknown类型。
let x: unknown
x = true // 正确
x = 42 // 正确
x = 'Hello World' // 正确
上面示例中,变量x的类型是unknown,可以赋值为各种类型的值。这与any的行为一致。
unknown类型跟any类型的不同之处在于,它不能直接使用。主要有以下几个限制。
首先,unknown类型的变量,不能直接赋值给其他类型的变量(除了any类型和unknown类型)。
let v: unknown = 123
let v1: boolean = v // 报错 Type 'unknown' is not assignable to type 'boolean'.
let v2: number = v // 报错 Type 'unknown' is not assignable to type 'number'.
上面示例中,变量v是unknown类型,赋值给any和unknown以外类型的变量都会报错,这就避免了污染问题,从而克服了any类型的一大缺点。
其次,不能直接调用unknown类型变量的方法和属性。
let v1: unknown = { foo: 123 }
v1.foo // 报错 'v1' is of type 'unknown'.
let v2: unknown = 'hello'
v2.trim() // 报错 'v2' is of type 'unknown'.
let v3: unknown = (n = 0) => n + 1
v3() // 报错 'v3' is of type 'unknown'.
再次,unknown类型变量能够进行的运算是有限的,只能进行比较运算(运算符==、===、!=、!==、||、&&、?)、取反运算(运算符!)、typeof运算符和instanceof运算符这几种,其他运算都会报错。
let a: unknown = 1
a + 1 // 报错 'a' is of type 'unknown'.
a === 1 // 正确
上面示例中,unknown类型的变量a进行加法运算会报错,因为这是不允许的运算。但是,进行比较运算就是可以的。
那么,怎么才能使用unknown类型变量呢?
答案是只有经过“类型缩小”,unknown类型变量才可以使用。所谓“类型缩小”,就是缩小unknown变量的类型范围,确保不会出错。
let a: unknown = 1
if (typeof a === 'number') {
let r = a + 10 // 正确
}
上面示例中,unknown类型的变量a经过typeof运算以后,能够确定实际类型是number,就能用于加法运算了。这就是“类型缩小”,即将一个不确定的类型缩小为更明确的类型。
下面是另一个例子。
let s: unknown = 'hello'
if (typeof s === 'string') {
s.length // 正确
}
上面示例中,确定变量s的类型为字符串以后,才能调用它的length属性。
这样设计的目的是,只有明确unknown变量的实际类型,才允许使用它,防止像any那样可以随意乱用,“污染”其他变量。类型缩小以后再使用,就不会报错。
总之,unknown可以看作是更安全的any。一般来说,凡是需要设为any类型的地方,通常都应该优先考虑设为unknown类型。
在集合论上,unknown也可以视为所有其他类型(除了any)的全集,所以它和any一样,也属于 TypeScript 的顶层类型。
never 类型
为了保持与集合论的对应关系,以及类型运算的完整性,TypeScript 还引入了“空类型”的概念,即该类型为空,不包含任何值。
由于不存在任何属于“空类型”的值,所以该类型被称为never,即不可能有这样的值。
let x: never
上面示例中,变量x的类型是never,就不可能赋给它任何值,否则都会报错。
never类型的使用场景,主要是在一些类型运算之中,保证类型运算的完整性,详见后面章节。另外,不可能返回值的函数,返回值的类型就可以写成never,详见《函数》一章。
如果一个变量可能有多种类型(即联合类型),通常需要使用分支处理每一种类型。这时,处理所有可能的类型之后,剩余的情况就属于never类型。
function fn(x: string | number) {
if (typeof x === 'string') {
// ...
} else if (typeof x === 'number') {
// ...
} else {
x // never 类型
}
}
上面示例中,参数变量x可能是字符串,也可能是数值,判断了这两种情况后,剩下的最后那个else分支里面,x就是never类型了。
never类型的一个重要特点是,可以赋值给任意其他类型。
function f(): never {
throw new Error('Error')
}
let v1: number = f() // 不报错
let v2: string = f() // 不报错
let v3: boolean = f() // 不报错
上面示例中,函数f()会抛出错误,所以返回值类型可以写成never,即不可能返回任何值。各种其他类型的变量都可以赋值为f()的运行结果(never类型)。
为什么never类型可以赋值给任意其他类型呢?这也跟集合论有关,空集是任何集合的子集。TypeScript 就相应规定,任何类型都包含了never类型。因此,never类型是任何其他类型所共有的,TypeScript 把这种情况称为“底层类型”(bottom type)。
总之,TypeScript 有两个“顶层类型”(any和unknown),但是“底层类型”只有never唯一一个。