TypeScript Template Literal Parsingskombinatorer: Kompleks analyse av strengtyper

TypeScripts mal-literaler, kombinert med betingede typer og typeinferens, gir kraftige verktøy for å manipulere og analysere strengtyper ved kompileringstid. Dette blogginnlegget utforsker hvordan man bygger parsingskombinatorer ved hjelp av disse funksjonene for å håndtere komplekse strengstrukturer, noe som muliggjør robust typevalidering og transformasjon i dine TypeScript-prosjekter.

Introduksjon til mal-literaltyper

Mal-literaltyper lar deg definere strengtyper som inneholder innebygde uttrykk. Disse uttrykkene evalueres ved kompileringstid, noe som gjør dem utrolig nyttige for å lage typesikre verktøy for strengmanipulering.

For eksempel:

            type Greeting<T extends string> = `Hello, ${T}!`;

type MyGreeting = Greeting<"World">; // Type is "Hello, World!"

            

              
                Copy
              
            
          

Dette enkle eksempelet demonstrerer den grunnleggende syntaksen. Den virkelige kraften ligger i å kombinere mal-literaler med betingede typer og inferens.

Betingede typer og inferens

Betingede typer i TypeScript lar deg definere typer som avhenger av en betingelse. Syntaksen ligner en ternær operator: `T extends U ? X : Y`. Hvis `T` kan tilordnes `U`, blir typen `X`; ellers blir den `Y`.

Typeinferens, ved hjelp av nøkkelordet `infer`, lar deg trekke ut spesifikke deler av en type. Dette er spesielt nyttig når man jobber med mal-literaltyper.

Vurder dette eksempelet:

            type GetParameterType<T extends string> = T extends `(param: ${infer P}) => void` ? P : never;

type MyParameterType = GetParameterType<'(param: number) => void'>; // Type is number

            

              
                Copy
              
            
          

Her bruker vi `infer P` for å trekke ut typen til parameteren fra en funksjonstype representert som en streng.

Parsingskombinatorer: Byggeklosser for strenganalyse

Parsingskombinatorer er en funksjonell programmeringsteknikk for å bygge parsere. I stedet for å skrive en enkelt, monolittisk parser, lager du mindre, gjenbrukbare parsere og kombinerer dem for å håndtere mer komplekse grammatikker. I konteksten av TypeScripts typesystemer, opererer disse "parserne" på strengtyper.

Vi vil definere noen grunnleggende parsingskombinatorer som vil fungere som byggeklosser for mer komplekse parsere. Disse eksemplene fokuserer på å trekke ut spesifikke deler av strenger basert på definerte mønstre.

Grunnleggende kombinatorer

`StartsWith<T, Prefix>`

Sjekker om en strengtype `T` starter med et gitt prefiks `Prefix`. Hvis den gjør det, returnerer den resten av strengen; ellers returnerer den `never`.

            type StartsWith<T extends string, Prefix extends string> = T extends `${Prefix}${infer Rest}` ? Rest : never;

type Remaining = StartsWith<"Hello, World!", "Hello, ">; // Type is "World!"

type Never = StartsWith<"Hello, World!", "Goodbye, ">; // Type is never

            

              
                Copy
              
            
          

`EndsWith<T, Suffix>`

Sjekker om en strengtype `T` slutter med et gitt suffiks `Suffix`. Hvis den gjør det, returnerer den delen av strengen før suffikset; ellers returnerer den `never`.

            type EndsWith<T extends string, Suffix extends string> = T extends `${infer Rest}${Suffix}` ? Rest : never;

type Before = EndsWith<"Hello, World!", "!">; // Type is "Hello, World"

type Never = EndsWith<"Hello, World!", ".">; // Type is never

            

              
                Copy
              
            
          

`Between<T, Start, End>`

Trekker ut delen av strengen mellom en `Start`- og `End`-avgrenser. Returnerer `never` hvis avgrenserne ikke finnes i riktig rekkefølge.

            type Between<T extends string, Start extends string, End extends string> = StartsWith<T, Start> extends never ? never : EndsWith<StartsWith<T, Start>, End>;

type Content = Between<"<div>Content</div>", "<div>", "</div>">; // Type is "Content"

type Never = Between<"<div>Content</span>", "<div>", "</div>">; // Type is never

            

              
                Copy
              
            
          

Kombinere kombinatorer

Den virkelige kraften til parsingskombinatorer kommer fra deres evne til å bli kombinert. La oss lage en mer kompleks parser som trekker ut verdien fra en CSS-stilegenskap.

`ExtractCSSValue<T, Property>`

Denne parseren tar en CSS-streng `T` og et egenskapsnavn `Property` og trekker ut den tilsvarende verdien. Den antar at CSS-strengen er i formatet `egenskap: verdi;`.

            type ExtractCSSValue<T extends string, Property extends string> = Between<T, `${Property}: `, ";">;

type ColorValue = ExtractCSSValue<"color: red; font-size: 16px;", "color">; // Type is "red"

type FontSizeValue = ExtractCSSValue<"color: blue; font-size: 12px;", "font-size">; // Type is "12px"

            

              
                Copy
              
            
          

Dette eksempelet viser hvordan `Between` brukes til å kombinere `StartsWith` og `EndsWith` implisitt. Vi parser i praksis CSS-strengen for å trekke ut verdien som er knyttet til den spesifiserte egenskapen. Dette kan utvides til å håndtere mer komplekse CSS-strukturer med nestede regler og leverandørprefikser.

Avanserte eksempler: Validering og transformering av strengtyper

Utover enkel uthenting, kan parsingskombinatorer brukes til validering og transformasjon av strengtyper. La oss utforske noen avanserte scenarioer.

Validering av e-postadresser

Å validere e-postadresser ved hjelp av regulære uttrykk i TypeScript-typer er utfordrende, men vi kan lage en forenklet validering ved hjelp av parsingskombinatorer. Merk at dette ikke er en komplett e-postvalideringsløsning, men den demonstrerer prinsippet.

            type IsEmail<T extends string> = T extends `${infer Username}@${infer Domain}.${infer TLD}` ? (
  Username extends '' ? never : (
    Domain extends '' ? never : (
      TLD extends '' ? never : T
    )
  )
) : never;

type ValidEmail = IsEmail<"test@example.com">; // Type is "test@example.com"

type InvalidEmail = IsEmail<"test@example">; // Type is never

type AnotherInvalidEmail = IsEmail<"@example.com">; // Type is never

            

              
                Copy
              
            
          

Denne `IsEmail`-typen sjekker for tilstedeværelsen av `@` og `.` og sikrer at brukernavnet, domenet og toppnivådomenet (TLD) ikke er tomme. Den returnerer den opprinnelige e-poststrengen hvis den er gyldig eller `never` hvis den er ugyldig. En mer robust løsning kunne involvert mer komplekse sjekker på tegnene som er tillatt i hver del av e-postadressen, potensielt ved hjelp av oppslagstyper for å representere gyldige tegn.

Transformere strengtyper: Konvertering til Camel Case

Å konvertere strenger til camel case er en vanlig oppgave. Vi kan oppnå dette ved hjelp av parsingskombinatorer og rekursive typedefinisjoner. Dette krever en mer involvert tilnærming.

            type CamelCase<T extends string> = T extends `${infer FirstWord}_${infer SecondWord}${infer Rest}`
  ? `${FirstWord}${Capitalize<SecondWord>}${CamelCase<Rest>}`
  : T;

type Capitalize<S extends string> = S extends `${infer First}${infer Rest}` ? `${Uppercase<First>}${Rest}` : S;

type MyCamelCase = CamelCase<"my_string_to_convert">; // Type is "myStringToConvert"

            

              
                Copy
              
            
          

Her er en oversikt:

• CamelCase<T>: Dette er hovedtypen som rekursivt konverterer en streng til camel case. Den sjekker om strengen inneholder en understrek (_). Hvis den gjør det, gjør den neste ord om til stor forbokstav og kaller rekursivt CamelCase på resten av strengen.
• Capitalize<S>: Denne hjelpetypen gjør den første bokstaven i en streng stor. Den bruker Uppercase for å konvertere det første tegnet til en stor bokstav.

Dette eksempelet demonstrerer kraften i rekursive typedefinisjoner i TypeScript. Det lar oss utføre komplekse strengtransformasjoner ved kompileringstid.

Parsing av CSV (kommadelt verdier)

Parsing av CSV-data er et mer komplekst scenario fra den virkelige verden. La oss lage en type som trekker ut overskriftene fra en CSV-streng.

            type CSVHeaders<T extends string> = T extends `${infer Headers}\n${string}` ? Split<Headers, ','> : never;

type Split<T extends string, Separator extends string> = T extends `${infer Head}${Separator}${infer Tail}`
  ? [Head, ...Split<Tail, Separator>]
  : [T];

type MyCSVHeaders = CSVHeaders<"header1,header2,header3\nvalue1,value2,value3">; // Type is ["header1", "header2", "header3"]

            

              
                Copy
              
            
          

Dette eksempelet benytter en `Split`-hjelpetype som rekursivt deler strengen basert på kommaskille. `CSVHeaders`-typen trekker ut den første linjen (overskriftene) og deretter bruker `Split` for å lage en tuppel av overskriftsstrenger. Dette kan utvides til å parse hele CSV-strukturen og lage en typerepresentasjon av dataene.

Praktiske anvendelser

Disse teknikkene har ulike praktiske anvendelser i TypeScript-utvikling:

• Konfigurasjonsparsing: Validering og uthenting av verdier fra konfigurasjonsfiler (f.eks. `.env`-filer). Du kan sikre at spesifikke miljøvariabler er til stede og har riktig format før applikasjonen starter. Tenk deg å validere API-nøkler, tilkoblingsstrenger til databaser eller konfigurasjoner for funksjonsflagg.
• Validering av API-forespørsler/-svar: Definere typer som representerer strukturen til API-forespørsler og -svar, og dermed sikre typesikkerhet ved interaksjon med eksterne tjenester. Du kan validere formatet på datoer, valutaer eller andre spesifikke datatyper returnert av API-et. Dette er spesielt nyttig når man jobber med REST-APIer.
• Strengbaserte DSL-er (domenespesifikke språk): Lage typesikre DSL-er for spesifikke oppgaver, som å definere stilregler eller datavalideringsskjemaer. Dette kan forbedre kodens lesbarhet og vedlikeholdbarhet.
• Kodegenerering: Generere kode basert på strengmaler, og sikre at den genererte koden er syntaktisk korrekt. Dette brukes ofte i verktøy og byggeprosesser.
• Datatransformasjon: Konvertere data mellom forskjellige formater (f.eks. camel case til snake case, JSON til XML).

Tenk på en globalisert e-handelsapplikasjon. Du kan bruke mal-literaltyper til å validere og formatere valutakoder basert på brukerens region. For eksempel:

            type CurrencyCode = "USD" | "EUR" | "JPY" | "GBP";

type LocalizedPrice<Currency extends CurrencyCode, Amount extends number> = `${Currency} ${Amount}`;

type USPrice = LocalizedPrice<"USD", 99.99>; // Type is "USD 99.99"

//Example of validation
type IsValidCurrencyCode<T extends string> = T extends CurrencyCode ? T : never;

type ValidCode = IsValidCurrencyCode<"EUR"> // Type is "EUR"
type InvalidCode = IsValidCurrencyCode<"XYZ"> // Type is never

            

              
                Copy
              
            
          

Dette eksempelet demonstrerer hvordan man lager en typesikker representasjon av lokaliserte priser og validerer valutakoder, noe som gir garantier ved kompileringstid om korrektheten til dataene.

Fordeler med å bruke parsingskombinatorer

• Typesikkerhet: Sikrer at strengmanipulasjoner er typesikre, noe som reduserer risikoen for kjøretidsfeil.
• Gjenbrukbarhet: Parsingskombinatorer er gjenbrukbare byggeklosser som kan kombineres for å håndtere mer komplekse parsingsoppgaver.
• Lesbarhet: Den modulære naturen til parsingskombinatorer kan forbedre kodens lesbarhet og vedlikeholdbarhet.
• Validering ved kompileringstid: Validering skjer ved kompileringstid, og fanger feil tidlig i utviklingsprosessen.

Begrensninger

• Kompleksitet: Å bygge komplekse parsere kan være utfordrende og krever en dyp forståelse av TypeScripts typesystem.
• Ytelse: Beregninger på typenivå kan være trege, spesielt for veldig komplekse typer.
• Feilmeldinger: TypeScripts feilmeldinger for komplekse typefeil kan noen ganger være vanskelige å tolke.
• Uttrykkskraft: Mens det er kraftig, har TypeScript-typesystemet begrensninger i sin evne til å uttrykke visse typer strengmanipulasjoner (f.eks. full støtte for regulære uttrykk). Mer komplekse parsingscenarioer kan være bedre egnet for kjøretidsparsingsbiblioteker.

Konklusjon

TypeScripts mal-literaltyper, kombinert med betingede typer og typeinferens, gir et kraftig verktøysett for å manipulere og analysere strengtyper ved kompileringstid. Parsingskombinatorer tilbyr en strukturert tilnærming til å bygge komplekse parsere på typenivå, noe som muliggjør robust typevalidering og transformasjon i dine TypeScript-prosjekter. Mens det finnes begrensninger, gjør fordelene med typesikkerhet, gjenbrukbarhet og validering ved kompileringstid denne teknikken til et verdifullt tillegg i ditt TypeScript-arsenal.

Ved å mestre disse teknikkene kan du lage mer robuste, typesikre og vedlikeholdbare applikasjoner som utnytter den fulle kraften i TypeScripts typesystem. Husk å vurdere avveiningene mellom kompleksitet og ytelse når du bestemmer deg for om du skal bruke parsing på typenivå versus kjøretidsparsing for dine spesifikke behov.

Denne tilnærmingen lar utviklere flytte feiloppdagelse til kompileringstid, noe som resulterer i mer forutsigbare og pålitelige applikasjoner. Vurder implikasjonene dette har for internasjonaliserte systemer - å validere landskoder, språkkoder og datoformater ved kompileringstid kan redusere lokaliseringsfeil betydelig og forbedre brukeropplevelsen for et globalt publikum.

Videre utforskning

• Utforsk mer avanserte parsingskombinatorteknikker, som backtracking og feilgjenoppretting.
• Undersøk biblioteker som tilbyr forhåndsbygde parsingskombinatorer for TypeScript-typer.
• Eksperimenter med å bruke mal-literaltyper for kodegenerering og andre avanserte bruksområder.
• Bidra til åpen kildekode-prosjekter som benytter disse teknikkene.

Ved å kontinuerlig lære og eksperimentere, kan du låse opp det fulle potensialet i TypeScripts typesystem og bygge mer sofistikerte og pålitelige applikasjoner.