【前端開發】TypeScript 的型別推論、型別註記與型別斷言

上一篇文章分享了 TypeScript 的定義、前端角色定位，如果你不是很確定「TypeScript 是什麼？」、「TypeScript 作為 JavaScript 的超集，在網頁開發扮演怎麼樣的角色？」這兩個問題的答案，建議可以回到上一篇先了解一下。

這幾個概念非常重要，如果想要深入了解 TypeScript 人一定會在 TypeScript 的官方文件或是 Stack overflow 上不斷遇到，建議在初學時就先大致了解。

在理解這幾個概念之前，建議大家要對 JavaScript 的型別系統、自動轉型的特性有基礎了解，並且了解自動轉型及缺乏型別定義的工具，會對開發上帶來什麼樣的困擾，如此才能理解今天要討論的主題可以解決什麼樣的問題。

那麼就讓我們接續之前的討論，先來聊聊 TypeScript 的型別註記系統吧：

TypeScript 的型別註記

型別註記在 TypeScript 中最基礎的概念，它可以協助開發者針對變數、參數、回傳值進行型別的標註，當註記的變數、參數及回傳值被帶入型別有誤的資料時，TypeScript 就會給予報錯。

我們來看看最基本的型別註記在 TypeScript 中是怎麼運作的，首先是最簡單的變數型別標註：

// 標註變數為字串型別
const name: string = 'Vivian';

我們會使用一個半形冒號，加上 JavaScript 中的型別來進行註記，上方的範例是將一個名為 name 的變數標註為字串型別，如果我們在標註好型別的變數戴上錯誤的型別的話，TypeScript 就會報錯：

// Type 'string' is not assignable to type 'number'.
const name: number = 'Vivian';

在使用靜態資料的狀況下我們其實很少會標註型別，這個我們後續會說明原因，接著來看看我們如何針對函式標註型別：

// 具名函式陳述式
function getString (str: string) : string {
  return str
};

// 箭頭函式
const getString = (str: string): string => str;

在具名函式陳述式（Statement）中，我們可以在參數後面一樣加上冒號，在冒號後接續你想要標注的參數型別，針對回傳值的型別則接續在參數後加上冒號，接著標註你想要回傳的值型別。

不過通常我們滿少看到函式陳述式或是函式表達式（Expression）的，一般都是看到箭頭函式（Arrow Function）比較多，因為寫起來快速且看起來較為簡潔。 初學者可能會因為箭頭函式比較簡潔所以比較難理解標註的方式，不過這其實只要夠瞭解箭頭函式的運作方式，多看幾次就會習慣了：

// JavaScript 箭頭函式
const getString = str => str;

// TypeScript 箭頭函式
const getString = (str: string): string => str;

其實標註的方式跟一般的函式差不多，在參數後面一樣加上冒號，在冒號後接續你想要標注的參數型別，針對回傳值的型別則接續在參數後加上冒號，接著標註你想要回傳的值型別。

這樣我們就了解 TypeScript 中最基礎的型別標記啦，接著我們來看看 TypeScript 另外一個基礎、同時非常重要的概念：型別推論。

TypeScript 的型別推論

前文我們有提到，在使用靜態資料的狀況下我們其實很少會標註型別，這是為什麼呢？

由於 TypeScript 是透過靜態型別系統，在 JavaScript 編譯時透過上下文來「推斷」程式碼與型別標注的關係，例如：明明就標註回傳值要回傳字串型別，但卻回傳了數字，那麼 TypeScript 就會報錯。

所以其實在使用靜態資料的狀況下，我們其實就算不特別標註 TypeScript 也可以推論出指定變數的型別，以下範例在我們把滑鼠移到變數上時，TypeScript 會跳出它推論的出對應型別：

// let personName: string
let personName = '';

假設我指給這個變數錯誤的型別的話，TypeScript 一樣會報錯：

let personName = '';
// Type 'number' is not assignable to type 'string'.
personName = 123;

因此提供預設值在 TypeScript 中就會顯得特別重要，假設我們針對這個靜態資料沒有提供預設值，註解的地方是 TypeScript 顯示的型別提示：

// let personName: any
let personName;

// let personName: any
personName = 123;

// let personName: any
personName = '123';

會發現 TypeScript 會將沒有標註的型別變數推論成 any ，any 型別在 TypeScript 的意義是「可以接受任何型別的資料」，於是乎就讓我們的程式碼從 TypeScript 變回弱型別的 JavaScript 了，完全失去我們使用這個程式語言的意義。

雖然 TypeScript 擁有自動推論型別的功能，但最好只使用在「靜態、有預設值」的變數上，不然 TypeScript 可能會將回傳值的型別推論為 any，或是出現一些預期外的型別。

問題來了？對於函式的參數與回傳值如果都不標註型別，TypeScript 可以幫我們推論嗎？答案是：否，因為 TypeScript 無法針對在沒有前後文、沒有型別標註的未知參數進行推論，因此型別就會變成 any。

因此，也有開發者認為有限度的標註可以使 TypeScript 的程式碼更加簡潔且好維護，例如：針對函式嚴格標註、限制可被使用的型別，但靜態資料、預設值則讓 TypeScript 自動推論，我個人是很認同這種做法，給大家做參考。

TypeScript 的型別斷言

在 TypeScript 有一種酷東西叫做型別斷言（Type Assertion），這個算是自己在初學 TypeScript 時 最搞不懂的東西，在被自己一些沒寫好的 TypeScript 荼毒後，才理解所謂的斷言是怎麼一回事。

雖然可以把型別定義好是最理想的狀況，但有些狀況底下，還真的會有「未知（unknwon）型別」的出現，斷言就是用來處理未知型別的狀況。

關於 unknown 型別，大家可能最普遍會搞混的是：unknown 與 any 的差異是什麼？這個觀念也很重要，建議大家在初學 TypeScript 就可以養成好習慣：

unknown 是未知，any 是任意，未知並不代表這個變數想要接受「隨便一種」型別。

講了那麼多，讓我們來看看 TypeScript 官網針對斷言的範例：

const myCanvas = document.getElementById("main_canvas") as HTMLCanvasElement;

範例中用了 getElementById 這個方法去取得指定的 DOM 元素，不過 DOM 元素在 TypeScript 中也有屬於其對應的型別，舉例來說（此處僅列舉常用的型別）：

• HTMLElement：代表一般的 HTML 元素，如 <div>、<span> 等。它是最基本的 DOM 元素型別，包含了一些基本的屬性和方法。
• HTMLInputElement：代表 <input> 元素，用於處理使用者輸入的表單元素。它擁有 HTMLInputElement 特有的屬性和方法，如 value、checked 等。
• HTMLSelectElement：代表 <select> 元素，用於選擇列表。它提供了相關的屬性和方法，例如 selectedIndex、options 等。
• HTMLTextAreaElement：代表 <textarea> 元素，用於多行文本輸入。它有自己特定的屬性和方法，如 value、rows 等。
• HTMLButtonElement：代表 <button> 元素，用於創建按鈕。它提供了與按鈕相關的屬性和方法，如 disabled、click 等。

我們要怎麼知道透過 getElementById 這個方法去取得指定的 DOM 元素是哪一種？

面對未知的型別我們就可以在 TypeScript 中，在回傳值的後方使用 as 關鍵字，並接續你想要指定的型別，當然這裡不可以出現型別的衝突，舉例來說：

/* Conversion of type 'string' to type 'number' may be a mistake 
because neither type sufficiently overlaps with the other. 
If this was intentional, convert the expression to 'unknown' first. */

const x = "hello" as number;

上方的範例中，明明是字串型別，我們卻把它斷言為數字型別，此時就會報錯，TypeScript 甚至會叫你把字串型別先轉換成 unknown 型別再進行斷言。

不過這樣的使用方式顯然不合理，要極力避免，且注意實際的回傳值要是否與斷言相吻合，所以大部分會使用斷言可能是在兩種狀況：在型別沒有被推斷且可為任意型別時：

const variable = <any> as <T>;

型別未知：

const variable = <unknown> as <T>;

由於 TypeScript 型別眾多，不免會出現像是選擇 DOM 元素時，出現未知型別的問題，除非必要，不然建議不要為了符合編譯器的提示而大量使用斷言，建議在一開始就針對回傳值好好地標註型別。

除了使用 as 關鍵字，我們也可以使用下方這種方式去斷言型別未知的變數（函式回傳值），使用大於小於的符號包住你想要斷言的型別：

const element = <T>document.getElementById("element");

實際使用起來可能會長這樣：

const myCanvas = <HTMLCanvasElement>document.getElementById("main_canvas");

這種用大於小於的方式相對少見，因為會跟 TypeScript 中的另外一個概念「泛型」很像，希望之後有機會可以介紹到，以上就是對於型別斷言的基礎介紹啦。

小結

這篇文章主要介紹了三個 TypeScript 中很重要的觀念，分別為：型別註記、型別推論與型別斷言，雖然了解這些觀念並沒有辦法讓你完整掌握 TypeScript 這門語言，但卻能讓我們在研讀相關程式碼、文件時更加順遂。

希望大家可以透過這篇文章，更加瞭解 TypeScript 的基礎概念，我是 Vivian，我們下次見。

參考資料：

1. TypeScript Docs - Type Inference
2. TypeScript Docs - Type Annotation
3. TypeScript Docs - Type Assertion