الاستدلال الجزئي في TypeScript: فهم حل النوع غير الكامل

نظام الأنواع في TypeScript هو أداة قوية لبناء تطبيقات قوية وقابلة للصيانة. إحدى ميزاته الرئيسية هي استدلال النوع، الذي يسمح للمترجم باستنتاج أنواع المتغيرات والتعبيرات تلقائيًا، مما يقلل الحاجة إلى تعليقات توضيحية للنوع الصريح. ومع ذلك، فإن استدلال النوع في TypeScript ليس مثاليًا دائمًا. يمكن أن يؤدي أحيانًا إلى ما يعرف باسم "الاستدلال الجزئي"، حيث يتم استنتاج بعض وسيطات النوع بينما تظل الأخرى غير معروفة، مما يؤدي إلى حل نوع غير كامل. يمكن أن يظهر هذا بطرق مختلفة ويتطلب فهمًا أعمق لكيفية عمل خوارزمية الاستدلال في TypeScript.

ما هو الاستدلال الجزئي للنوع؟

يحدث الاستدلال الجزئي للنوع عندما يستطيع TypeScript استنتاج بعض، ولكن ليس كل، وسيطات النوع لدالة أو نوع عام. غالبًا ما يحدث هذا عند التعامل مع أنواع عامة معقدة أو أنواع شرطية أو عندما لا تتوفر معلومات النوع للمترجم على الفور. تُترك وسيطات النوع غير المستنتجة عادةً كنوع `any` ضمني، أو نوع احتياطي أكثر تحديدًا إذا تم تحديده عبر معلمة نوع افتراضية.

دعنا نوضح هذا بمثال بسيط:

            
function createPair<T, U>(first: T, second: U): [T, U] {
  return [first, second];
}

const pair1 = createPair(1, "hello"); // Inferred as [number, string]
const pair2 = createPair<number>(1, "hello"); // U is inferred as string, T is explicitly number
const pair3 = createPair(1, {}); //Inferred as [number, {}]

            

              
                Copy
              
            
          

في المثال الأول، `createPair(1, "hello")`، يستنتج TypeScript كلاً من `T` على أنه `number` و `U` على أنه `string` لأنه يحتوي على معلومات كافية من وسيطات الدالة. في المثال الثاني، `createPair<number>(1, "hello")`، نقدم بشكل صريح نوع `T`، ويستنتج TypeScript `U` بناءً على الوسيطة الثانية. يوضح المثال الثالث كيف يتم استنتاج القيم الحرفية للكائنات بدون كتابة صريحة على أنها `{}`.

يصبح الاستدلال الجزئي أكثر إشكالية عندما لا يتمكن المترجم من تحديد جميع وسيطات النوع الضرورية، مما يؤدي إلى سلوك غير آمن أو غير متوقع. هذا صحيح بشكل خاص عند التعامل مع أنواع عامة أكثر تعقيدًا وأنواع شرطية.

سيناريوهات حدوث الاستدلال الجزئي

فيما يلي بعض الحالات الشائعة التي قد تواجه فيها الاستدلال الجزئي للنوع:

1. أنواع عامة معقدة

عند العمل مع أنواع عامة متداخلة أو معقدة بعمق، قد يجد TypeScript صعوبة في استنتاج جميع وسيطات النوع بشكل صحيح. هذا صحيح بشكل خاص عندما تكون هناك تبعيات بين وسيطات النوع.

            
interface Result<T, E> {
  success: boolean;
  data?: T;
  error?: E;
}

function processResult<T, E>(result: Result<T, E>): T | E {
  if (result.success) {
    return result.data!;
  } else {
    return result.error!;
  }
}

const successResult: Result<string, Error> = { success: true, data: "Data" };
const errorResult: Result<string, Error> = { success: false, error: new Error("Something went wrong") };

const data = processResult(successResult); // Inferred as string | Error
const error = processResult(errorResult);   // Inferred as string | Error

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال، تأخذ الدالة `processResult` نوع `Result` مع أنواع عامة `T` و `E`. يستنتج TypeScript هذه الأنواع بناءً على المتغيرين `successResult` و `errorResult`. ومع ذلك، إذا قمت باستدعاء `processResult` باستخدام قيمة حرفية للكائن مباشرةً، فقد لا يتمكن TypeScript من استنتاج الأنواع بدقة. ضع في اعتبارك تعريف دالة مختلفًا يستخدم الأنواع العامة لتحديد نوع الإرجاع بناءً على الوسيطة.

            
function extractValue<T, K extends keyof T>(obj: T, key: K): T[K] {
  return obj[key];
}

const myObject = { name: "Alice", age: 30 };

const nameValue = extractValue(myObject, "name"); // Inferred as string
const ageValue = extractValue(myObject, "age");   // Inferred as number

//Example showing potential partial inference with a dynamically constructed type
type DynamicObject = { [key: string]: any };

function processDynamic<T extends DynamicObject, K extends keyof T>(obj: T, key: K): T[K] {
    return obj[key];
}

const dynamicObj:DynamicObject = {a: 1, b: "hello"};
const result = processDynamic(dynamicObj, "a"); //result is inferred as any, because DynamicObject defaults to any

            

              
                Copy
              
            
          

هنا، إذا لم نقدم نوعًا أكثر تحديدًا من `DynamicObject`، فإن الاستدلال يعود افتراضيًا إلى `any`.

2. أنواع شرطية

تسمح لك الأنواع الشرطية بتحديد الأنواع التي تعتمد على شرط. على الرغم من قوتها، إلا أنها يمكن أن تؤدي أيضًا إلى تحديات الاستدلال، خاصةً عندما يتضمن الشرط أنواعًا عامة.

            
type IsString<T> = T extends string ? true : false;

function processValue<T>(value: T): IsString<T> {
  // This function doesn't actually do anything useful at runtime,
  // it's just for illustrating type inference.
  return (typeof value === 'string') as IsString<T>;
}

const stringValue = processValue("hello"); // Inferred as IsString<string> (which resolves to true)
const numberValue = processValue(123);     // Inferred as IsString<number> (which resolves to false)

//Example where the function definition does not allow inference
function processValueNoInfer<T>(value: T): T extends string ? true : false {
  return (typeof value === 'string') as T extends string ? true : false;
}

const stringValueNoInfer = processValueNoInfer("hello"); // Inferred as boolean, because the return type is not a dependent type

            

              
                Copy
              
            
          

في المجموعة الأولى من الأمثلة، يستنتج TypeScript بشكل صحيح نوع الإرجاع بناءً على قيمة الإدخال بسبب استخدام النوع العام `IsString<T>` لنوع الإرجاع. في المجموعة الثانية، تتم كتابة النوع الشرطي مباشرةً، لذلك لا يحتفظ المترجم بالاتصال بين الإدخال والنوع الشرطي. يمكن أن يحدث هذا عند استخدام أنواع أدوات معقدة من المكتبات.

3. معلمات النوع الافتراضية و `any`

إذا كان لمعلمة النوع العامة نوع افتراضي (على سبيل المثال، `<T = any>`)، ولم يتمكن TypeScript من استنتاج نوع أكثر تحديدًا، فسوف يعود إلى الافتراضي. يمكن أن يؤدي هذا أحيانًا إلى إخفاء المشكلات المتعلقة بالاستدلال غير الكامل، حيث لن يثير المترجم خطأً، ولكن قد يكون النوع الناتج واسعًا جدًا (على سبيل المثال، `any`). من المهم بشكل خاص توخي الحذر بشأن معلمات النوع الافتراضية التي تعود افتراضيًا إلى `any` لأنها تعطل فعليًا فحص النوع لهذا الجزء من التعليمات البرمجية الخاصة بك.

            
function logValue<T = any>(value: T): void {
  console.log(value);
}

logValue(123);        // T is any, so no type checking
logValue("hello");    // T is any
logValue({ a: 1 });   // T is any


function logValueTyped<T = string>(value: T): void {
  console.log(value);
}

logValueTyped(123); // Error: Argument of type 'number' is not assignable to parameter of type 'string | undefined'.



            

              
                Copy
              
            
          

في المثال الأول، تعني معلمة النوع الافتراضية `T = any` أنه يمكن تمرير أي نوع إلى `logValue` دون شكوى من المترجم. هذا يحتمل أن يكون خطيرًا، لأنه يتجاوز فحص النوع. في المثال الثاني، `T = string` هو افتراضي أفضل، لأنه سيؤدي إلى أخطاء في النوع عند تمرير قيمة غير سلسلة إلى `logValueTyped`.

4. الاستدلال من القيم الحرفية للكائن

يمكن أن يكون استدلال TypeScript من القيم الحرفية للكائن مفاجئًا في بعض الأحيان. عند تمرير قيمة حرفية للكائن مباشرةً إلى دالة، قد يستنتج TypeScript نوعًا أضيق مما تتوقع، أو قد لا يستنتج الأنواع العامة بشكل صحيح. وذلك لأن TypeScript يحاول أن يكون محددًا قدر الإمكان عند استنتاج الأنواع من القيم الحرفية للكائن، ولكن هذا قد يؤدي أحيانًا إلى استدلال غير كامل عند التعامل مع الأنواع العامة.

            
interface Options<T> {
  value: T;
  label: string;
}

function processOptions<T>(options: Options<T>): void {
  console.log(options.value, options.label);
}

processOptions({ value: 123, label: "Number" }); // T is inferred as number

//Example where type is not correctly inferred when the properties are not defined at initialization
function createOptions<T>(): Options<T>{
    return {value: undefined as any, label: ""}; //incorrectly infers T as never because it is initialized with undefined
}

let options = createOptions<number>(); //Options, BUT value can only be set as undefined without error


            

              
                Copy
              
            
          

في المثال الأول، يستنتج TypeScript `T` على أنه `number` بناءً على الخاصية `value` للقيمة الحرفية للكائن. ومع ذلك، في المثال الثاني، عن طريق تهيئة الخاصية value لـ `createOptions`، يستنتج المترجم `never` نظرًا لأنه لا يمكن تعيين `undefined` إلا إلى `never` دون تحديد النوع العام. ولهذا السبب، يتم استنتاج أي استدعاء لـ createOptions على أنه يحتوي على never كنوع عام حتى إذا قمت بتمريره بشكل صريح. قم دائمًا بتعيين قيم عامة افتراضية بشكل صريح في هذه الحالة لمنع استدلال النوع غير الصحيح.

5. وظائف رد الاتصال والكتابة السياقية

عند استخدام وظائف رد الاتصال، يعتمد TypeScript على الكتابة السياقية لاستنتاج أنواع معلمات رد الاتصال وقيمة الإرجاع. تعني الكتابة السياقية أن نوع رد الاتصال يتم تحديده من خلال السياق الذي يتم استخدامه فيه. إذا لم يوفر السياق معلومات كافية، فقد لا يتمكن TypeScript من استنتاج الأنواع بشكل صحيح، مما يؤدي إلى `any` أو نتائج أخرى غير مرغوب فيها. تحقق بعناية من تواقيع وظيفة رد الاتصال الخاصة بك للتأكد من أنها مكتوبة بشكل صحيح.

            
function mapArray<T, U>(arr: T[], callback: (item: T, index: number) => U): U[] {
  const result: U[] = [];
  for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
    result.push(callback(arr[i], i));
  }
  return result;
}

const numbers = [1, 2, 3];
const strings = mapArray(numbers, (num, index) => `Number ${num} at index ${index}`); // T is number, U is string

//Example with incomplete context
function processItem<T>(item: T, callback: (item: T) => void) {
  callback(item);
}

processItem(1, (item) => {
  //item is inferred as any if T cannot be inferred outside the scope of the callback
  console.log(item.toFixed(2)); //No type safety.
});

processItem<number>(1, (item) => {
    //By explicitly setting the generic parameter, we guarantee that it is a number
    console.log(item.toFixed(2)); //Type safety
});

            

              
                Copy
              
            
          

يستخدم المثال الأول الكتابة السياقية لاستنتاج العنصر بشكل صحيح كرقم والنوع الذي تم إرجاعه كسلسلة. المثال الثاني لديه سياق غير مكتمل، لذلك يعود افتراضيًا إلى `any`.

كيفية معالجة حل النوع غير الكامل

في حين أن الاستدلال الجزئي يمكن أن يكون محبطًا، إلا أن هناك العديد من الاستراتيجيات التي يمكنك استخدامها لمعالجته والتأكد من أن التعليمات البرمجية الخاصة بك آمنة من النوع:

1. تعليقات توضيحية للنوع الصريح

أسهل طريقة للتعامل مع الاستدلال غير الكامل هي توفير تعليقات توضيحية للنوع الصريح. هذا يخبر TypeScript بالضبط ما هي الأنواع التي تتوقعها، متجاوزًا آلية الاستدلال. هذا مفيد بشكل خاص عندما يستنتج المترجم `any` عندما يكون هناك حاجة إلى نوع أكثر تحديدًا.

            
const pair: [number, string] = createPair(1, "hello"); //Explicit type annotation

            

              
                Copy
              
            
          

2. وسيطات النوع الصريح

عند استدعاء الدوال العامة، يمكنك تحديد وسيطات النوع بشكل صريح باستخدام أقواس الزاوية (`<T, U>`). هذا مفيد عندما تريد التحكم في الأنواع المستخدمة ومنع TypeScript من استنتاج الأنواع الخاطئة.

            
const pair = createPair<number, string>(1, "hello"); //Explicit type arguments

            

              
                Copy
              
            
          

3. إعادة هيكلة الأنواع العامة

في بعض الأحيان، يمكن أن تجعل بنية الأنواع العامة الخاصة بك نفسها الاستدلال صعبًا. يمكن أن تؤدي إعادة هيكلة أنواعك لتكون أبسط أو أكثر وضوحًا إلى تحسين الاستدلال.

            
//Original, difficult-to-infer type
type ComplexType<A, B, C> = {
  a: A;
  b: (a: A) => B;
  c: (b: B) => C;
};

//Refactored, easier-to-infer type
interface AType {value: string};
interface BType {data: number};
interface CType {success: boolean};

type SimplerType = {
  a: AType;
  b: (a: AType) => BType;
  c: (b: BType) => CType;
};



            

              
                Copy
              
            
          

4. استخدام تأكيدات النوع

تسمح لك تأكيدات النوع بإخبار المترجم أنك تعرف المزيد عن نوع التعبير مما يعرفه. استخدم هذه بحذر، لأنها يمكن أن تخفي الأخطاء إذا تم استخدامها بشكل غير صحيح. ومع ذلك، فهي مفيدة في الحالات التي تكون فيها واثقًا من النوع ولا يتمكن TypeScript من استنتاجه.

            
const value: any = getValueFromSomewhere(); //Assume getValueFromSomewhere returns any
const numberValue = value as number; //Type assertion
console.log(numberValue.toFixed(2)); //Now the compiler treats value as a number

            

              
                Copy
              
            
          

5. استخدام أنواع الأداة

يوفر TypeScript عددًا من أنواع الأدوات المضمنة التي يمكن أن تساعد في معالجة النوع والاستدلال. يمكن استخدام أنواع مثل `Partial` و `Required` و `Readonly` و `Pick` لإنشاء أنواع جديدة بناءً على أنواع موجودة، غالبًا ما يؤدي إلى تحسين الاستدلال في هذه العملية.

            
interface User {
  id: number;
  name: string;
  email?: string;
}

//Make all properties required
type RequiredUser = Required<User>;

function createUser(user: RequiredUser): void {
  console.log(user.id, user.name, user.email);
}

createUser({ id: 1, name: "John", email: "john@example.com" }); //No error

//Example using Pick to select a subset of properties
type NameAndEmail = Pick<User, 'name' | 'email'>;

function displayDetails(details: NameAndEmail){
    console.log(details.name, details.email);
}

displayDetails({name: "Alice", email: "test@test.com"});

            

              
                Copy
              
            
          

6. ضع في اعتبارك بدائل لـ `any`

في حين أن `any` يمكن أن يكون مغريًا كحل سريع، إلا أنه يعطل فعليًا فحص النوع ويمكن أن يؤدي إلى أخطاء وقت التشغيل. حاول تجنب استخدام `any` قدر الإمكان. بدلاً من ذلك، استكشف بدائل مثل `unknown`، الذي يجبرك على إجراء فحوصات النوع قبل استخدام القيمة، أو تعليقات توضيحية للنوع أكثر تحديدًا.

            
let unknownValue: unknown = getValueFromSomewhere();

if (typeof unknownValue === 'number') {
  console.log(unknownValue.toFixed(2)); //Type check before using
}

            

              
                Copy
              
            
          

7. استخدام حراس النوع

حراس النوع هم دوال تقوم بتضييق نوع متغير داخل نطاق معين. إنها مفيدة بشكل خاص عند التعامل مع أنواع الاتحاد أو عندما تحتاج إلى إجراء فحص نوع وقت التشغيل. يتعرف TypeScript على حراس النوع ويستخدمهم لتحسين أنواع المتغيرات داخل النطاق المحمي.

            
type StringOrNumber = string | number;

function processValueWithTypeGuard(value: StringOrNumber): void {
  if (typeof value === 'string') {
    console.log(value.toUpperCase()); //TypeScript knows value is a string here
  } else {
    console.log(value.toFixed(2));    //TypeScript knows value is a number here
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

أفضل الممارسات لتجنب مشاكل الاستدلال الجزئي

فيما يلي بعض أفضل الممارسات العامة التي يجب اتباعها لتقليل خطر مواجهة مشاكل الاستدلال الجزئي:

• كن صريحًا مع أنواعك: لا تعتمد فقط على الاستدلال، خاصة في السيناريوهات المعقدة. يمكن أن يساعد توفير تعليقات توضيحية للنوع الصريح المترجم على فهم نواياك ومنع أخطاء النوع غير المتوقعة.
• حافظ على أنواعك العامة بسيطة: تجنب الأنواع العامة المتداخلة أو المعقدة بشكل مفرط، لأنها يمكن أن تجعل الاستدلال أكثر صعوبة. قسّم الأنواع المعقدة إلى أجزاء أصغر وأكثر قابلية للإدارة.
• اختبر التعليمات البرمجية الخاصة بك جيدًا: اكتب اختبارات الوحدة للتحقق من أن التعليمات البرمجية الخاصة بك تتصرف كما هو متوقع مع أنواع مختلفة. انتبه بشكل خاص للحالات المتطرفة والسيناريوهات التي قد يكون فيها الاستدلال إشكاليًا.
• استخدم تكوين TypeScript صارمًا: قم بتمكين خيارات الوضع الصارم في ملف `tsconfig.json` الخاص بك، مثل `strictNullChecks` و `noImplicitAny` و `strictFunctionTypes`. ستساعدك هذه الخيارات على اكتشاف أخطاء النوع المحتملة في وقت مبكر.
• فهم قواعد الاستدلال في TypeScript: تعرف على كيفية عمل خوارزمية الاستدلال في TypeScript. سيساعدك هذا على توقع مشاكل الاستدلال المحتملة وكتابة التعليمات البرمجية التي يسهل على المترجم فهمها.
• أعد الهيكلة من أجل الوضوح: إذا وجدت نفسك تكافح مع استدلال النوع، ففكر في إعادة هيكلة التعليمات البرمجية الخاصة بك لجعل الأنواع أكثر وضوحًا. في بعض الأحيان، يمكن لتغيير بسيط في بنية التعليمات البرمجية الخاصة بك أن يحسن بشكل كبير استدلال النوع.

الخلاصة

الاستدلال الجزئي للنوع هو جانب دقيق ولكنه مهم في نظام الأنواع في TypeScript. من خلال فهم كيفية عمله والسيناريوهات التي يمكن أن يحدث فيها، يمكنك كتابة تعليمات برمجية أكثر قوة وقابلة للصيانة. من خلال استخدام استراتيجيات مثل تعليقات توضيحية للنوع الصريح وإعادة هيكلة الأنواع العامة واستخدام حراس النوع، يمكنك معالجة حل النوع غير الكامل بشكل فعال والتأكد من أن التعليمات البرمجية الخاصة بك في TypeScript آمنة من النوع قدر الإمكان. تذكر أن تكون على دراية بمشاكل الاستدلال المحتملة عند العمل مع أنواع عامة معقدة وأنواع شرطية وقيم حرفية للكائن. احتضن قوة نظام الأنواع في TypeScript، واستخدمه لبناء تطبيقات موثوقة وقابلة للتطوير.