TypeScript 函数与泛型：泛型基础

在 TypeScript 中，泛型是一种强大的工具，它允许我们在编写函数、类和接口时使用类型参数。通过使用泛型，我们可以创建灵活且可重用的组件，而不必在每次使用时都指定具体的类型。本文将深入探讨泛型的基础知识，包括其优点、缺点、注意事项以及丰富的示例代码。

1. 什么是泛型？

泛型（Generics）是一种允许我们在定义函数、类或接口时不指定具体类型，而是使用类型参数的机制。这样，我们可以在调用时传入具体的类型，从而实现类型的灵活性和重用性。

示例

以下是一个简单的泛型函数示例：

function identity<T>(arg: T): T {
    return arg;
}

let output1 = identity<string>("Hello, TypeScript!");
let output2 = identity<number>(42);

在这个例子中，identity 函数接受一个类型参数 T，并返回相同类型的值。我们可以在调用时指定具体的类型（如 string 或 number），也可以让 TypeScript 自动推断类型：

let output3 = identity("Hello, TypeScript!"); // TypeScript 会推断出 T 为 string

2. 泛型的优点

2.1 类型安全

使用泛型可以确保在编译时进行类型检查，从而减少运行时错误。例如，以下代码会在编译时提示错误：

let output4 = identity<number>("This will cause an error"); // 编译错误

2.2 代码重用

泛型允许我们编写更通用的代码，避免重复编写相似的函数或类。例如，我们可以创建一个泛型数组函数：

function logArray<T>(arr: T[]): void {
    arr.forEach(item => console.log(item));
}

logArray<number>([1, 2, 3]);
logArray<string>(["a", "b", "c"]);

2.3 提高可读性

泛型使得代码更具可读性，因为它清晰地表明了函数或类的意图。例如，identity<T>(arg: T): T 显示了该函数的输入和输出类型是相同的。

3. 泛型的缺点

3.1 学习曲线

对于初学者来说，理解泛型的概念可能会有一定的难度。特别是在复杂的泛型用法中，可能会导致代码的可读性下降。

3.2 过度使用

在某些情况下，过度使用泛型可能会导致代码变得复杂且难以维护。开发者应当在适当的场景下使用泛型，而不是在每个函数或类中都使用。

4. 注意事项

4.1 默认类型

在定义泛型时，可以为类型参数提供默认类型。例如：

function createArray<T = number>(length: number): T[] {
    return new Array<T>(length);
}

let numArray = createArray(5); // numArray 的类型为 number[]
let strArray = createArray<string>(5); // strArray 的类型为 string[]

4.2 泛型约束

有时我们希望限制泛型的类型范围，可以使用泛型约束。通过使用 extends 关键字，我们可以指定类型参数必须是某个类型的子类型。

interface Lengthwise {
    length: number;
}

function logLength<T extends Lengthwise>(arg: T): void {
    console.log(arg.length);
}

logLength("Hello"); // 字符串有 length 属性
logLength([1, 2, 3]); // 数组有 length 属性
// logLength(42); // 编译错误，因为 number 没有 length 属性

4.3 多个类型参数

泛型函数可以接受多个类型参数，这使得我们能够创建更复杂的类型关系。

function pair<T, U>(first: T, second: U): [T, U] {
    return [first, second];
}

let mixedPair = pair<string, number>("Age", 30);

5. 泛型在类中的应用

泛型不仅可以用于函数，还可以用于类。以下是一个简单的泛型类示例：

class GenericBox<T> {
    private value: T;

    constructor(value: T) {
        this.value = value;
    }

    getValue(): T {
        return this.value;
    }
}

let box1 = new GenericBox<string>("Hello");
let box2 = new GenericBox<number>(123);

console.log(box1.getValue()); // 输出: Hello
console.log(box2.getValue()); // 输出: 123

6. 泛型在接口中的应用

泛型也可以用于接口，使得接口更加灵活和可重用。

interface Pair<K, V> {
    key: K;
    value: V;
}

let pair: Pair<number, string> = { key: 1, value: "One" };

7. 总结

泛型是 TypeScript 中一个非常强大的特性，它提供了类型安全、代码重用和可读性等优点。然而，开发者在使用泛型时也需要注意其学习曲线、过度使用的问题以及如何合理地使用泛型约束和多个类型参数。通过合理地使用泛型，我们可以编写出更加灵活和可维护的代码。

希望本文能帮助你更好地理解 TypeScript 中的泛型基础，并在实际开发中灵活运用。