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TypeScript never 类型

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一、底部类型

在类型理论(数学逻辑中的一种理论)中,底部类型是没有值的类型。也称为零或空类型,有时用 falsum(⊥)表示。数学理论与计算机的发展是相辅相成的,底部类型在计算机科学中也有一定的应用场景。

在子类型系统中,底部类型是所有类型的子类型。(但是,相反情况并非如此,所有类型的子类型不一定是底部类型。)它用于表示不返回值的函数的返回类型:例如,永远循环的函数,始终抛出异常信号的函数等。

因为底部类型被用于表示不会正常的返回,一般没有返回值。它与顶端类型(它跨越系统中的所有可能值)和单元类型(恰好具有一个值)形成对比。

底部类型通常用于以下作用:

  • 表示函数或运算有所不同,换句话说,就是不会将结果返回给调用方。(这并不一定意味着该程序无法终止;子例程可以终止而不返回其调用者,或通过某种其他方式退出);
  • 作为错误的指示器。

了解完底部类型的概念后,下面我们开始来介绍 TypeScript 中对应的底部类型 —— never 类型。

二、never 类型

在 TypeScript 中,never 类型表示的是那些永不存在的值的类型。 例如, never 类型是那些总是会抛出异常或根本就不会有返回值的函数表达式或箭头函数表达式的返回值类型。此外,变量也可能是 never 类型,当它们被永不为真的类型保护所约束时。为了让大家更好的理解 never 类型,我们来举一些实际的例子。

在定义变量时,可以设置变量的类型为 never 类型:

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let foo: never; // 定义never类型的变量

never 类型是任何类型的子类型,也可以赋值给任何类型:

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let bar: string = (() => {
throw new Error('TypeScript never');
})();

然而,没有类型是 never 的子类型或可以赋值给 never 类型(除了 never 本身之外)。 即使 any 也不可以赋值给 never

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let baz: never = 123; // 赋值失败,number类型不能赋值给never类型的变量

// 定义never类型变量,接收返回值类型为never类型的函数返回值
let bar: never = (() => {
throw new Error('TypeScript never');
})();

另外,对于死循环的函数或执行时总会抛出异常的函数来说,函数对应的返回值类型也是 never 类型,比如:

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// 返回never的函数必须存在无法达到的终点
function error(message: string): never {
throw new Error(message);
}

// 推断的返回值类型为never
function fail() {
return error("Some error happened");
}

// 返回never的函数必须存在无法达到的终点
function infiniteLoop(): never {
while (true) {}
}

相信对于刚接触 never 类型的大多数读者来说,看到这里时,心中都会有疑惑 —— never 类型到底有什么用?下面我们来介绍一下 TypeScript 中 never 类型的应用场景。

三、never 类型的用途

在 TypeScript 中,可以利用 never 类型的特性来实现详细的检查,具体示例如下:

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type Foo = string | number;

function controlFlowAnalysisWithNever(foo: Foo) {
if(typeof foo === "string") {
// 这里 foo 被收窄为 string 类型
} else if(typeof foo === "number") {
// 这里 foo 被收窄为 number 类型
} else {
// foo 在这里是 never
const check: never = foo;
}
}

注意在 else 分支里面,我们把收窄为 never 的 foo 赋值给一个显示声明的 never 变量。如果一切逻辑正确,那么这里应该能够编译通过。但是假如后来有一天你的同事修改了 Foo 的类型:

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type Foo = string | number | boolean;

然而他忘记同时修改 controlFlowAnalysisWithNever 方法中的控制流程,这时候 else 分支的 foo 类型会被收窄为 boolean 类型,导致无法赋值给 never 类型,这时就会产生一个编译错误。通过这个方式,我们可以确保

controlFlowAnalysisWithNever 方法总是穷尽了 Foo 的所有可能类型。 通过这个示例,我们可以得出一个结论:使用 never 避免出现新增了联合类型没有对应的实现,目的就是写出类型绝对安全的代码。

四、never 和 void 之间的区别

TypeScript 已经具有 never 类型,为什么它需要一个 void 类型。尽管两者看起来很相似,但是它们代表了两个不同的概念:

  • 没有显式返回值的函数会隐式返回 undefined。尽管我们通常说这样的函数 “什么也不返回”,但实际上它是会返回的。在这些情况下,我们通常忽略返回值。在 TypeScript 中这些函数的返回类型被推断为 void
  • 具有 never 返回类型的函数永不返回。它也不返回 undefined。该函数没有正常完成,这意味着它可能会抛出异常或根本无法退出执行。

never 类型为底部类型,也称为零类型或空类型。它通常表示为⊥,表示计算未将结果返回给调用方。void 类型,在另一方面,是一个单元类型(类型,它允许只有一个值),没有定义的操作。

五、never 类型运算

因为 never 类型为底部类型,所以任意类型与 never 交叉都得到 never

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type T1 = number & never;   // never
type T2 = string & never; // never

对于上面的运算结果,我们可以这样理解:若 type T = T1 & T2,则 T 类型的值可以赋给 T1T2 类型的变量。那么如果与 never 类型交叉,则 T 类型的值可以赋给一个 never 类型的变量,那 T 只能是 never 了。

而任意类型与 never 类型联合,则不会影响原有的类型:

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type T3 = number | never;   // number
type T4 = string | never; // string

同样,对于上面的运算结果,我们可以这样理解:若 type T = T3 | T4,则 T3T4 类型的值可以赋给 T 类型的变量。由于 never 类型是任何类型的子类型,也可以赋值给任何类型的变量,自然对联合类型不产生影响。

五、参考资源


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