[[399628]]

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「DYBOY」，作者DYBOY。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系DYBOY公眾號。

作為一名前端開發(fā)者，一定知道TypeScript經(jīng)常被用于項目中的類型約束，使得在JavaScript這種弱類型語言中有了靜態(tài)檢查的能力，也推進了前端工程化的演進速度，在研究學習TypeScript過程中，我的小伙伴發(fā)現(xiàn)了TS的一些好玩兒功能，獨樂樂不容眾樂樂，遂分享這篇文章給大家。

小伙伴(育豪)的原文可能理解起來有一些難度，筆者有嘗試增加一些描述，但想要完全領(lǐng)略TS的“類型體操”的奧妙，還是得實操一番。

一、我們要做什么

我們的目的是想要通過TypeScript的類型聲明式語法，編程實現(xiàn)一個斐波那契數(shù)列算法。換句話說，類似于用現(xiàn)有的機器碼到指令集、二進制到十進制、匯編語言到高級編程語言的過程，讓類型定義語法也可以實現(xiàn)編程。

最終我們要實現(xiàn)的斐波那契數(shù)列代碼是這樣的?

const fib = (n: number): number => n <= 1 ? n : fib(n - 1) + fib(n - 2); 
 
for (let i = 0; i < 10; i++) { 
  console.log(i, fib(i)); 
} 

運行結(jié)果如下：

斐波那契數(shù)列打印結(jié)果

程序完全沒問題，完結(jié)撒花!

開玩笑的，上面是只一個用了TypeScript類型定義的JavaScript寫法，我們其實真正想這樣做↓↓↓, 也就是使用TS Type解決FIbonacci

import { Fib, Add } from './fib-type'; 
 
type one = Fib<1>; 
type zero = Fib<0>; 
type Two = Add<one, one>; 
type Five = Add<Two, Add<Two, one>>; 
type Fib5 = Fib<Five>; 
type Fib9 = Fib<9>; 
type r0 = Fib<Zero>; // type r0= 0 
type r1 = Fib<One>; // type r1 = 1 
type r2 = Fib<Two>; // type r2 = 1 
type r3 = Fib<3>; // type r3 = 2 
type r4 = Fib<4>; // type r4 = 3 
type r5 = Fib<5>; // type r5 = 5 
type r6 = Fib<6>; // type r6 = 8 
type r9 = Fib<9>; // type r9 = 34 
type sum = Add<r9, r6>; // type sum = 42 

類型提示

二、我們該怎么做

要想實現(xiàn)斐波那契數(shù)列，參考一開始的代碼，有基本的比較, 加法, 循環(huán)語法, 所以我們也需要使用類型系統(tǒng)依次實現(xiàn)這三種功能

2.1 加法的實現(xiàn)

為了實現(xiàn)加法, 需要先實現(xiàn)一些工具類型

// 元組長度 
type Length<T extends any[]> = T['length']; 
type one = 1  
 
// 使用extends實現(xiàn)數(shù)字相等的比較 
type a111 = 0 extends one ? true : false // type a111 = false 
type a112 = 1 extends one ? true : false // type a112 = true 

range的實現(xiàn)是遞歸實現(xiàn)的

// 偽代碼 
function range(n, list=[]){ 
  if(n<=0) return list.length 
  return range(n-1, [1, ...list]) 
} 

TypeScript的限制, 沒有循環(huán), 只能用遞歸代替循環(huán), 后面會有幾個類似的寫法, 記住一點：遞歸有幾個出口, 對象就有幾個 key, 每個 key 就是一個條件

// 創(chuàng)建指定長度的元組, 用第二個參數(shù)攜帶返回值 
type Range<T extends Number = 0, P extends any[] = []> = { 
  0: Range<T, [any, ...P]>; 
  1: P; 
}[Length<P> extends T ? 1 : 0]; 
 
// 拼接兩個元組 
type Concat<T extends any[], P extends any[]> = [...T, ...P]; 
 
type t1 = Range<3>; 
// type t1 = [any, any, any] 
 
type Zero = Length<Range<0>>; 
//   type Zero = 0 
type Ten = Length<Range<10>>; 
// type Ten = 10 
 
type Five = Length<Range<5>>; 
// type Five = 5 
 
type One = Length<Range<1>>; 

有了上面的工具語法，那么實現(xiàn)加法就比較容易了, 只需要求兩個元組合并后的長度

type Add<T extends number, P extends number> = Length< 
   Concat<Range<T>, Range<P>> 
 >; 
 type Two = Add<One, One>; 
 //   type Two = 2 
 type Three = Add<One, Two>; 
 // type Three = 3 

有了加法，該如何實現(xiàn)減法呢?一般減法和除法都比加法難, 所以我們需要更多的工具類型函數(shù)!

2.2 工具函數(shù)

2.2.1 實現(xiàn)一些基本工具類型

• Shift：刪除第一個元素
• Append：在元組末尾插入元素
• IsEmpty / NotEmpty：判斷列表為空

// 去除元組第一個元素 [1,2,3] -> [2,3] 
type Shift<T extends any[]> = ((...t: T) => any) extends ( 
  _: any, 
  ...Shift: infer P 
) => any 
  ? P 
  : []; 
 
type pp = Shift<[number, boolean,string, Object]> 
// type pp = [boolean, string, Object] 
 
// 向元組中追加 
type Append<T extends any[], E = any> = [...T, E]; 
type IsEmpty<T extends any[]> = Length<T> extends 0 ? true : false; 
type NotEmpty<T extends any[]> = IsEmpty<T> extends true ? false : true; 
type t4 = IsEmpty<Range<0>>; 
// type t4 = true 
 
type t5 = IsEmpty<Range<1>>; 
// type t5 = false 

2.2.2 邏輯類型

• And：a && b

// 邏輯操作 
type And<T extends boolean, P extends boolean> = T extends false 
  ? false 
  : P extends false 
  ? false 
  : true; 
type t6 = And<true, true>; 
// type t6 = true 
 
type t7 = And<true, false>; 
// type t7 = false 
 
type t8 = And<false, false>; 
// type t8 = false 
 
type t9 = And<false, true>; 
// type t9 = false 

2.2.3 小于等于

偽代碼: 主要思想是同時從列表中取出一個元素, 長度先到0的列表比較短

function dfs (a, b){ 
    if(a.length && b.length){ 
        a.pop() 
        b.pop() 
        return dfs(a,b) 
    }else if(a.length){ 
        a >= b 
    }else if (b.length){ 
        b > a 
    } 
} 

思想：將數(shù)字的比較轉(zhuǎn)換為列表長度的比較

// 元組的小于等于   T <= P, 同時去除一個元素, 長度先到0的比較小 
type LessEqList<T extends any[], P extends any[]> = { 
  0: LessEqList<Shift<T>, Shift<P>>; 
  1: true; 
  2: false; 
}[And<NotEmpty<T>, NotEmpty<P>> extends true 
  ? 0 
  : IsEmpty<T> extends true 
  ? 1 
  : 2]; 
 
 
// 數(shù)字的小于等于 
type LessEq<T extends number, P extends number> = LessEqList<Range<T>, Range<P>>; 
 
type t10 = LessEq<Zero, One>; 
// type t10 = true 
type t11 = LessEq<One, Zero>; 
// type t11 = false 
 
type t12 = LessEq<One, One>; 
// type t12 = true 

2.3 減法的實現(xiàn)

減法有兩個思路，列表長度相減求值和數(shù)字相減求值

2.3.1 列表減法

默認大減小, 小減大只需要判斷下反著來, 然后加個符號就行了, 這里為了簡單沒有實現(xiàn)，可參考偽代碼如下：

// 偽代碼 
const a = [1, 2, 3]; 
const b = [4, 5]; 
const c = []; 
while (b.length !== a.length) { 
  a.pop(); 
  c.push(1); 
}// c.length === a.length - b.lengthconsole.log(c.length); 
 
// 元組的減法 T - P, 同時去除一個元素, 長度到0時, 剩下的就是結(jié)果, 這里使用第三個參數(shù)來攜帶結(jié)果, 每次做一次減法, 向第三個列表里面追加 
type SubList<T extends any[], P extends any[], R extends any[] = []> = { 
  0: Length<R>; 
  1: SubList<Shift<T>, P, Apped<R>>; 
}[Length<T> extends Length<P> ? 0 : 1]; 
type t13 = SubList<Range<10>, Range<5>>; 
// type t13 = 5 

2.3.2 數(shù)字減法

思想：將數(shù)字轉(zhuǎn)成元組后再比較

// 集合大小不能為負數(shù), 默認大減小 
// 數(shù)字的減法 
type Sub<T extends number, P extends number> = { 
  0: Sub<P, T>; 
  1: SubList<Range<T>, Range<P>>; 
}[LessEq<T, P> extends true ? 0 : 1]; 
 
type t14 = Sub<One, Zero>; 
//   type t14 = 1 
type t15 = Sub<Ten, Five>; 
// type t15 = 5 

我們有了這些工具后, 就可以將一開始用JavaScript實現(xiàn)的斐波那契數(shù)列的實現(xiàn)代碼，翻譯為TypeScript類型編碼

三、Fib: JS函數(shù) --> TS類型

在JavaScript中，我們使用函數(shù)

const fib = (n: number): number => n <= 1 ? n : fib(n - 1) + fib(n - 2); 

在TypeScript中，我們使用類型, 其實只是換了一種寫法, 用類型函數(shù)描述運算, 萬變不離其宗~

由于TypeScript遞歸限制, 并不能求解非常大的項, 不過好玩就完事了~

export type Fib<T extends number> = { 
  0: T; 
  1: Add<Fib<Sub<T, One>>, Fib<Sub<T, Two>>>; 
}[LessEq<T, One> extends true ? 0 : 1]; 
 
type r0 = Fib<Zero>; 
// type r10= 0 
type r1 = Fib<One>; 
// type r1 = 1 
 
type r2 = Fib<Two>; 
// type r2 = 1 
 
type r3 = Fib<3>; 
// type r3 = 2 
 
type r4 = Fib<4>; 
// type r4 = 3 
 
type r5 = Fib<5>; 
//type r5 = 5 
 
type r6 = Fib<6>; 
//   type r6 = 8 

最后，推薦一些其他好玩的項目：

• 《TypeScript類型元編程：實現(xiàn)8位數(shù)的算術(shù)運算》 - https://zhuanlan.zhihu.com/p/85655537
• 《TypeScript 4.1 新特性:字符串模板類型，Vuex 終于有救了?》 - https://juejin.cn/post/6867785919693832200
• 《Ts 類型系統(tǒng)實現(xiàn)線性查找》 - https://bytedance.feishu.cn/docs/doccney0oWRZMSM1w9e0izshW5d

四、總結(jié)

看了TypeScript實現(xiàn)斐波納切數(shù)列這一套操作有沒有讓你有體驗到重回“實現(xiàn)流水線CPU”的實驗室時光?

IT在最近幾十年的發(fā)展突飛猛進，越來越多的“程序員”加入到了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，在一些高級語言以及開發(fā)框架下，“程序員”的編碼也只需要關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)，很少有人會再去關(guān)注計算機底層是怎么實現(xiàn)加減乘除的，當然社會在進步，技術(shù)也在日新月異地迭代，偶爾駐足，回憶剛接觸計算機編程，在命令行輸出第一行“Hello World!”代碼那時欣喜的自己，也許那是我們都回不去的青春...