TypeScript
В последнее время TS стал де-факто стандартом во фронтенд-разработке. Его достаточно просто начать использовать, и он приносит неоценимую пользу в любых web-приложениях. Но используя его, мы часто даже не задумываемся, насколько на самом деле это мощный инструмент. В большинстве ситуаций нам хватает базовых возможностей TS-а. Но иногда нам случается определить узкий и нестандартный тип. В этом случае можно либо ослабить типы с помощью any или unknown, либо попробовать решить непростую порой головоломку. В этой статье мы решим несколько интересных головоломок с типами.
Заранее предупреждаю, что хабр не умеет подсвечивать TS, так что с подсветкой иногда могут быть проблемы
Что там с типами?
Случай на код-ревью
Как-то раз на код-ревью я увидел строкуtype itemType = 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13;
И тут я подумал, что интересно было бы сделать тип NumbersRange<FROM, TO> для генерации таких юнионов.
Базовая реализация
Сначала реализуем тип, принимающий один параметр-дженерик и возвращающий юнион числовых литералов от 0 до переданного числа:type NumbersRange<
TO extends number,
RESULT extends unknown[] = [0],
> = RESULT['length'] extends TO
? [...RESULT, TO][number]
: NumbersRange<TO, [...RESULT, RESULT['length']]>;
По сути тип выглядит как рекурсивная функция, проходящая от 0 до заданного числа, собирающая все промежуточные числа в кортеж, и возвращающая юнион по этому кортежу. Для итерации используем хвостовую рекурсию по длине кортежа RESULT .
В каждом вызове проверяем, достигло ли количество элементов в кортеже заданного изначально числа TO: RESULT['length'] extends TO и либо возвращаем юнион по кортежу с вставленным последним элементом TO (для получения юниона по кортежу мы обращаемся к его элементу с неопределенным индексом: [number] , и получаем юнион всех типов, хранящихся в кортеже). Либо вызываем эту же функцию, положив в RESULT очередное число по порядку.
Все это работает благодаря возможности обращаться к свойствам типа (в данном случае ['length'] у кортежа). Например, type Two = [0, 0]['length']; — Two будет равен литералу 2.
Улучшаем реализацию
В примере выше есть две проблемы: нельзя задать начало промежутка, а также не обрабатывается случай, когда промежуток состоит только из одного элемента. Имея инструменты из предыдущего примера, это сделать достаточно просто.Реализация
Калькулятор
Реализуя NumbersRange, я сильно удивился возможностям типов TS. Как оказалось, система типов TS претендует на тьюринг-полноту. Поэтому я решил пойти дальше, и реализовать на типах что-нибудь интересное. Например, калькулятор!Что будем реализовывать?
Я задумал реализовать такой тип - функцию:type Calculate<EXPRESSION>;
// type calculationResult = Calculate<'7+5-2*2+1'>
// calculationResult is 9 alias
План реализации будет такой:
- Научиться получать следующий числовой литерал
- Научиться складывать литералы, вычитать, умножать
- Распарсить строковое выражение
- Обойти дерево и провести все требуемые операции
Получаем следующий и предыдущий числовой литерал
Чтобы получить следующий числовой литерал используем рекурсию по длине кортежа с нулями:type Increase<
A,
ACC extends Array<number> = []
> = ACC['length'] extends A
? [...ACC, 0]['length']
: Increase<A, [...ACC, 0]>;
Объяснение кода
Для получения предыдущего литерала немного поменяем код: итерируемся, пока следующий элемент не будет равен переданному параметру
type Decrease<
A,
ACC extends Array<number> = []
> = [...ACC, 0]['length'] extends A
? ACC['length']
: Decrease<A, [...ACC, 0]>;
Арифметические операции
Сложение двух чисел зададим как рекурсию, заданную двумя правилами:- Сложение нуля с любым числом дает это же число
- Сложение A и B это сложение (A - 1) и (B + 1)
type Add<A, B> = A extends ZERO ? B : Add<Decrease<A>, Increase<B>>;
Вычитание двух чисел зададим как рекурсию, заданную двумя правилами:
- Вычитание нуля из любого числа дает это же число
- Вычитание B из A это вычитание (B - 1) из (A - 1)
Умножение A на B сделаем как сложение числа A B раз:
type Mul<A, B, I = 0, Result = 0> = I extends B
? Result
: Mul<A, B, Increase<I>, Add<Result, A>>;
Тут мы проходим в цикле по I от 0 до В и каждый раз добавляем в переменную Result число A.
Парсим строковое выражение
Строковое арифметическое выражение будем представлять в виде дерева. Например, выражение 3 + 5 - 2 будет представляться таким деревом:
type CalcExpressionNode = {
left: CalcEpression,
right: CalcEpression,
operation: Operation
}
type CalcEpression = CalcExpressionNode | number;
Тут мы рекурсивно определяем тип CalcEpression, с помощью которого мы будем хранить распаршенное арифметическое выражение. Для реализации парсера нам потребуется вспомогательный тип-функция для преобразования строкового литерала в числовой ('5' в 5, например).
type StringToNumber<T extends string, A extends number[] = []> =
T extends keyof [0, ...A]
? A['length']
: StringToNumber<T, [0, ...A]>;
Объяснение кода
Теперь реализуем парсер:
type StringToCalcExpression<Str extends string> =
Str extends `${infer L}+${infer R}`
? {
left: StringToCalcExpression<L>,
right: StringToCalcExpression<R>,
operation: '+'
}
: Str extends `${infer L}-${infer R}`
? {
left: StringToCalcExpression<L>,
right: StringToCalcExpression<R>,
operation: '-'
}
: Str extends `${infer L}*${infer R}`
? {
left: StringToCalcExpression<L>,
right: StringToCalcExpression<R>,
operation: '*'
}
: StringToNumber<Str>;
Умножение выполняется в первую очередь, поэтому в дереве оно должно находиться на самом нижнем уровне. Ключевое слово infer позволяет определять внутренние переменные-дженерики "на лету". Таким образом, получается что-то вроде паттерн-мэтчинга: если строка соответствует шаблону L+R, то добавляем очередной узел дерева со сложением, и парсим L и R отдельно. К сожалению, арифметические операции необходимо выписывать вручную, немного дублируя код. Это связано с ограничениями обработки TS-ом строковых выражений.
Обходим дерево и вычисляем резульата
Проходим по дереву снизу вверх и выполняем операции MUL, ADD, SUB в соответствии с указанным символом. Можно было бы в Operation сохранять тип-функцию вместо символа, но в отличие от функций JS, в TS дженерик тип нельзя использовать без аргументов.type CalcByExpression<Expression extends CalcEpression> =
Expression extends CalcExpressionNode
? (
Expression['operation'] extends '*'
? Mul<
CalcByExpression<Expression['left']>,
CalcByExpression<Expression['right']>
>
: Expression['operation'] extends '-'
? Sub<
CalcByExpression<Expression['left']>,
CalcByExpression<Expression['right']>
>
: Add<
CalcByExpression<Expression['left']>,
CalcByExpression<Expression['right']>
>
)
: Expression;
Результат
Попробуем вычислить 7+5-2*2+1type result = CalcByExpression<StringToCalcExpression<'7+5-2*2+1'>>;
Проверяем:
Сделать один тип Calc, не получится: TS будет бояться бесконечной рекурсии
По этой же причине нам пришлось проводить вычисления в два этапа: сначала делать дерево, а потом его обходить.
Выводы
Полученная реализация далека от идеала — не хватает поддержки пробелов в строковых выражениях и работы с отрицательными числами. Первое не так страшно, а вот из-за второго некоторые выражения, в процессе вычисления которых получаются отрицательные числа, не будут вычислены. Но обе проблемы достаточно легко решаются с помощью приемов, описанных выше.Вряд ли вам когда-то понадобится делать что-то подобное в продакшене. Главная идея тут скорее в том, что TypeScript открывает нам огромный простор для точного и строгого описания типов, о котором мы чаще всего забываем, и вместо надежного описания типа явно или неявно используем any, либо unknown с дальнейшим преобразованием. Такой груз накапливается спринтами как бомба замедленного действия, сводя на нет всю пользу TypeScript. Используйте типы с умом!
Калькулятор на типах TypeScript
TypeScript В последнее время TS стал де-факто стандартом во фронтенд-разработке. Его достаточно просто начать использовать, и он приносит неоценимую пользу в любых web-приложениях. Но используя его,...
habr.com