面试题：TypeScript类型系统的元编程实践

实现思路

基础类型定义：
- 在TypeScript中，数字字面量类型可以直接用来表示具体的数字。我们可以基于这些数字字面量类型来构建我们的类型级计算器。
- 例如，type Three = 3，type Five = 5。
递归实现加法：
- 定义Add类型操作符。Add类型通过递归的方式实现加法。
- 基本思路是，每次将第二个数字减1，同时第一个数字加1，直到第二个数字变为0。
- 例如，Add<3, 5>会递归变为Add<4, 4>，然后Add<5, 3>，以此类推，直到Add<8, 0>，此时返回第一个数字，即8。
递归实现减法：
- 定义Subtract类型操作符。Subtract类型同样通过递归实现减法。
- 每次将第二个数字减1，同时第一个数字也减1，直到第二个数字变为0。
- 例如，Subtract<5, 3>会递归变为Subtract<4, 2>，然后Subtract<3, 1>，最后Subtract<2, 0>，返回第一个数字，即2。

利用TypeScript类型系统的特性

类型字面量：TypeScript支持数字字面量类型，这使得我们可以直接在类型层面表示具体的数字，如1，2等。这是实现类型级计算器的基础。
条件类型：在实现Add和Subtract时，我们使用条件类型T extends 0? U : Add<U, T extends 0? 0 : T - 1>（以Add为例）。条件类型允许我们在类型层面进行类似于JavaScript中if - else的逻辑判断，从而实现递归的控制流程。
类型别名：通过定义类型别名，如type Add<T extends number, U extends number> = T extends 0? U : Add<U, T extends 0? 0 : T - 1>，我们可以给复杂的类型表达式命名，提高代码的可读性和可维护性。

可能遇到的限制和解决方案

递归深度限制：
- 限制：TypeScript有递归类型深度的限制。如果递归层数过深，编译器会报错，提示“Type instantiation is excessively deep and possibly infinite”。在实现类型级别的加法和减法时，如果数字较大，递归层数可能会超过限制。
- 解决方案：一种解决方案是使用辅助类型和模板字面量类型来优化递归。例如，通过构建一个数字序列类型（如0, 1, 2, ...），并使用模板字面量类型来索引这个序列，从而减少直接递归的深度。不过这种方法实现起来相对复杂，并且仍然有一定的局限性。另外，可以考虑在编译时将较大的数字拆分成较小的数字组合进行计算，以减少递归深度。
负数支持：
- 限制：TypeScript类型系统原生不支持负数类型字面量。在实现减法时，如果结果是负数，目前的实现方式无法直接表示。
- 解决方案：可以通过自定义类型系统来扩展对负数的支持。例如，定义一个新的类型结构，如type Negative<T extends number> = { isNegative: true; value: T }来表示负数，同时在Subtract类型中处理结果为负数的情况，返回这种自定义的负数类型。

代码实现

// 加法实现
type Add<T extends number, U extends number> = T extends 0? U : Add<U, T extends 0? 0 : T - 1>;
// 减法实现
type Subtract<T extends number, U extends number> = U extends 0? T : Subtract<T extends 0? 0 : T - 1, U extends 0? 0 : U - 1>;

// 测试
type ResultAdd = Add<3, 5>; // 8
type ResultSubtract = Subtract<5, 3>; // 2

星途面试题库

面试题：TypeScript类型系统的元编程实践

知识考点

面试题答案

实现思路

利用TypeScript类型系统的特性

可能遇到的限制和解决方案

代码实现