摘要：在编程的广阔世界里，我们常常面临这样的挑战：如何让代码更具通用性，能够处理多种不同类型的数据，同时又保证类型安全呢？这时候，泛型类型和函数就派上用场了。今天，就让我们一起深入探讨泛型的奇妙之处，看看它是如何提升我们代码的灵活性和可复用性的。
# 解锁编程新技能：深入理解泛型类型和函数
在编程的广阔世界里，我们常常面临这样的挑战：如何让代码更具通用性，能够处理多种不同类型的数据，同时又保证类型安全呢？这时候，泛型类型和函数就派上用场了。今天，就让我们一起深入探讨泛型的奇妙之处，看看它是如何提升我们代码的灵活性和可复用性的。
## 一、泛型的基本概念
泛型，简单来说，就是允许我们创建可以在各种类型上运行的代码，而不仅仅局限于单一类型。它就像是一个“万能模板”，可以根据不同的需求生成适合特定类型的代码。这种特性在编写可复用的组件、库时尤为重要，能够大大减少重复代码，提高开发效率。
## 二、泛型类和接口
### （一）定义泛型类和接口
类和接口都可以被定义为泛型。通过在类型定义中添加参数，我们可以创建出具有通用性的类和接口。以一个自定义的栈`CustomStack`为例：
```typescript
class CustomStack {
public push(e: Element): void {
// 这里可以实现将元素压入栈的逻辑
}
}
```
在这个例子中，``就是类型参数，它代表了栈中元素的类型。这个类型参数在`push`方法中被使用，用来指定传入元素的类型。
### （二）使用泛型类和接口
当我们使用泛型类`CustomStack`时，必须为类型参数指定具体的类型实参。比如：
```typescript
let s = new CustomStack;
s.push('hello');
```
这里我们创建了一个`CustomStack`的实例，指定类型参数为`string`，表示这个栈只能存储字符串类型的元素。当我们调用`push`方法时，编译器会检查传入的参数是否为字符串类型，确保类型安全。如果我们尝试这样做：
```typescript
let s = new CustomStack;
s.push(55); // 将会产生编译时错误
```
编译器会报错，因为我们试图将一个数字类型的元素压入只接受字符串的栈中，这违反了类型安全原则。
## 三、泛型约束
有时候，我们希望泛型类型的参数不是任意的，而是有一定的限制。这就引出了泛型约束的概念。例如，我们定义一个`MyHashMap`类，它的键类型`Key`必须具有`hash`方法：
```typescript
interface Hashable {
hash: number;
}
class MyHashMap {
public set(k: Key, v: Value) {
let h = k.hash;
// 这里可以继续实现将键值对存储到哈希表的其他逻辑
}
}
```
在这个例子中，`Key`类型被约束为必须扩展`Hashable`接口。这意味着，当我们使用`MyHashMap`时，传入的键类型必须实现`hash`方法，这样我们才能在`set`方法中调用`k.hash`。通过这种方式，我们可以确保在使用泛型时，类型具有我们期望的行为和方法。
## 四、泛型函数
### （一）编写泛型函数
泛型函数让我们能够编写更通用的代码。比如，我们想要编写一个返回数组最后一个元素的函数。如果不使用泛型，我们可能会这样写：
```typescript
function last(x: number): number {
return x[x.length - 1];
}
last([1, 2, 3]); // 3
```
这个函数只能处理`number`类型的数组。但如果我们使用泛型，就可以让它适用于任何类型的数组：
```typescript
function last(x: T): T {
}
```
这里的``就是类型参数，它表示数组元素的类型。通过这种方式，`last`函数可以接受任何类型的数组，并返回相应类型的最后一个元素。
### （二）设置类型实参
在调用泛型函数时，类型实参可以显式或隐式设置。显式设置类型实参的方式如下：
```typescript
last(['aa', 'bb']);
last([1, 2, 3]);
```
通过这种方式，我们明确指定了函数处理的数据类型。而隐式设置类型实参则更加简洁，编译器会根据调用参数的类型来自动确定类型实参：
```typescript
last([1, 2, 3]);
```
编译器会根据传入的数组`[1, 2, 3]`推断出类型实参为`number`，从而正确地处理函数调用。
## 五、泛型默认值
为了进一步提高泛型的灵活性，泛型类型的类型参数可以设置默认值。这样，在使用泛型时，我们可以不指定实际的类型实参，而只使用泛型类型名称。例如：
```typescript
class SomeType {}
interface Interface {}
class Base {}
class Derived1 extends Base implements Interface {}
// Derived1在语义上等价于Derived2
class Derived2 extends Base implements Interface {}
function foo: T {
// 这里可以实现函数的具体逻辑
}
foo;
// 此函数在语义上等价于下面的调用
foo;
```
在这个例子中，`Interface`接口和`Base`类的类型参数都设置了默认值`SomeType`，`foo`函数的类型参数默认值为`number`。当我们使用`Derived1`类或调用`foo`函数时，如果不指定类型实参，编译器会使用默认值，这样可以简化代码的编写。
## 六、泛型的实际应用场景
泛型在实际开发中有着广泛的应用。比如在开发数据结构库（如链表、队列、栈等）、算法库（如排序算法、搜索算法等）时，泛型可以让这些数据结构和算法适用于不同类型的数据，提高代码的复用性。在前端开发中，React等框架也广泛使用泛型来增强组件的类型安全性和通用性，使得组件可以处理不同类型的数据和属性。
泛型类型和函数是编程中非常强大的工具，它让我们的代码更加灵活、通用和类型安全。通过合理地运用泛型，我们可以减少重复代码，提高代码的可维护性和可扩展性。希望通过本文的介绍，大家对泛型有了更深入的理解，并能在今后的编程实践中充分发挥泛型的优势，写出更加优雅高效的代码。
来源：焱焱课堂