TypeScript基础语法详解：数据类型与变量声明

# 1. TypeScript基础概述

TypeScript是一种由微软开发的自由和开源的编程语言。它是JavaScript的一个超集，包含了JavaScript的所有元素，可以载入现有的JavaScript程序中。TypeScript旨在使JavaScript更容易编写和阅读，并且可以在任何浏览器、主机或操作系统上执行。在进行任何JavaScript项目时，TypeScript都是一个强大的选择。

## 1.1 什么是TypeScript

TypeScript是一种由微软开发的自由和开源的编程语言。它可以编译成纯JavaScript，从而可以在任何浏览器、主机或操作系统上执行。TypeScript扩展了JavaScript，添加了静态类型，这使得更易于构建和维护大型代码库。它支持从ECMAScript 3到最新的ECMAScript 6+的所有新特性。

## 1.2 TypeScript与JavaScript的关系

TypeScript是JavaScript的一个超集，即所有合法的JavaScript代码也是合法的TypeScript代码。TypeScript扩展了JavaScript，并添加了静态类型和面向对象的概念，但最终还是会被编译成JavaScript在浏览器中执行。

## 1.3 TypeScript的优势与应用场景

TypeScript提供了静态类型检查，使得更易于构建和维护大型代码库，并且可以在编译阶段发现一些隐藏的错误。它还支持最新的ECMAScript特性，并且有着良好的工具支持，比如强大的编辑器IntelliSense功能。在大型应用和复杂系统的开发中，TypeScript能够提供更好的可维护性和可读性。

以上是TypeScript基础概述的内容，接下来我们将深入探讨TypeScript更多的特性和用法。

# 2. 数据类型与变量声明

在TypeScript中，数据类型和变量声明是非常重要的概念，通过本章我们将了解基本数据类型、对象类型、数组类型、元组类型、枚举类型以及变量声明及作用域的相关知识。

### 2.1 基本数据类型

在TypeScript中，基本数据类型包括布尔型(boolean)、数字型(number)、字符串型(string)、空值(void)、未定义类型(undefined)和空类型(null)。

#### 示例代码：

let isDone: boolean = false; // boolean类型
let decimal: number = 6; // number类型
let color: string = "blue"; // string类型
let unusable: void = undefined; // void类型
let u: undefined = undefined; // undefined类型
let n: null = null; // null类型

#### 代码总结和结果说明：

- 使用关键字`let`声明变量，并通过冒号`:`指定类型；
- 可以为变量指定一个合适的类型，也可以通过类型推断省略类型声明；
- 当给变量赋予与声明类型不符的值时，TypeScript会给出类型错误的提示；
- 对于`void`类型来说，只能赋值`undefined`和`null`，一般用于函数的返回值类型。

### 2.2 对象类型

对象类型是指具有属性和方法的对象，可以使用接口（interface）来定义对象类型。

#### 示例代码：

interface Person {
  name: string;
  age: number;
}

let person: Person = {
  name: "Alice",
  age: 30
};

#### 代码总结和结果说明：

- 使用`interface`关键字定义接口，指定对象类型的属性和类型；
- 可以为对象类型定义可选属性、只读属性等特性。

### 2.3 数组类型

在TypeScript中，数组类型可以通过以下两种方式定义。

#### 示例代码：

let list1: number[] = [1, 2, 3]; // 数字类型数组
let list2: Array<string> = ["a", "b", "c"]; // 字符串类型数组

#### 代码总结和结果说明：

- 使用`:`后面跟上数组的元素类型，表示该数组只能包含指定类型的元素；
- 也可以使用数组泛型`Array<elemType>`的方式来定义数组类型。

### 2.4 元组类型

元组（Tuple）类型是数组中元素类型不必相同的特殊类型。

#### 示例代码：

let x: [string, number];
x = ['hello', 10]; // 正确
x = [10, 'hello']; // 错误，类型不匹配

#### 代码总结和结果说明：

- 使用元组类型可以指定数组中每个位置上元素的类型；
- 当访问一个越界的元素，会使用联合类型替代，可以使用这个特性实现一个长度固定的数组，同时也是越界不可用。

### 2.5 枚举类型

枚举（Enum）类型是对JavaScript标准数据类型的一个补充，它是一种由数值和对应名称组成的数据类型。

#### 示例代码：

enum Color {Red, Green, Blue}
let c: Color = Color.Green;

#### 代码总结和结果说明：

- 枚举类型默认情况下是从`0`开始元素编号，也可以手动指定成员的数值；
- 使用枚举类型可以更好地描述数据，使代码更易读易懂。

### 2.6 变量声明及作用域

在TypeScript中，变量可以使用`var`、`let`和`const`进行声明，同时也具备块级作用域和函数级作用域的特性。

#### 示例代码：

function testScope() {
  for (let i = 0; i < 5; i++) {
    console.log(i);
  }
  console.log(i); // 报错，超出作用域
}

testScope();

#### 代码总结和结果说明：

- 使用`let`声明的变量具有块级作用域，只在当前代码块内有效；
- 使用`var`声明的变量具有函数级作用域，会存在变量提升的问题；
- 使用`const`声明的变量表示常量，一旦声明就无法改变其值。

通过本章的学习，我们了解了TypeScript中基本数据类型、对象类型、数组类型、元组类型、枚举类型以及变量声明及作用域的相关知识，这些知识对于编写复杂的TypeScript程序至关重要。

# 3. 类型断言与类型推断

在TypeScript中，类型断言和类型推断是非常重要的概念，能够帮助我们更好地定义和使用类型。本章将详细介绍类型断言和类型推断的相关内容。

#### 3.1 类型断言的概念与语法

类型断言（Type Assertion）可以用来告诉编译器变量的实际类型。在编译时，TypeScript仅检查类型声明，不关心代码运行时的类型。因此，类型断言可以用来处理一些编译器无法确定的情况。

let someValue: any = 'hello world';
let strLength: number = (someValue as string).length;

上面的代码中，我们将`someValue`断言为`string`类型，然后获取其`length`属性。

另一种断言方式是使用`<>`语法：

let someValue: any = 'hello world';
let strLength: number = (<string>someValue).length;

#### 3.2 类型断言的使用场景

常见的使用场景包括处理联合类型和父子类型转换。当我们需要确定一个变量的具体类型时，可以使用类型断言来明确告诉编译器。

interface Cat {
    name: string;
    meow(): void;
}

interface Dog {
    name: string;
    bark(): void;
}

function isCat(animal: Cat | Dog): animal is Cat {
    return (animal as Cat).meow !== undefined;
}

let pet: Cat | Dog = { name: 'Tom', meow() { console.log('Meow~') } };

if (isCat(pet)) {
    pet.meow();
} else {
    pet.bark();
}

#### 3.3 类型推断的原理与应用

类型推断是TypeScript的一项强大功能，它可以根据上下文自动推断变量的类型，避免重复定义类型信息。在以下情况下，TypeScript会进行类型推断：

- 初始化变量和成员
- 设置函数默认参数值
- 确定函数返回值类型

let num = 10; // 推断num为number类型
let names = ['Alice', 'Bob', 'Charlie']; // 推断names为string数组类型

function add(a: number, b: number) {
    return a + b;
}
// 推断add的返回值为number类型

类型推断让代码更加简洁，同时提高了类型安全性。但在复杂场景下，为提高代码可读性，明确指定类型仍然是一个不错的选择。

# 4. 接口与对象定义

在本章中，我们将学习有关TypeScript中接口和对象定义的相关知识。接口在TypeScript中扮演着非常重要的角色，它可以用于对对象的形状（Shape）进行描述。

#### 4.1 接口的定义与特性

接口（Interfaces）是TypeScript的核心概念之一，它可以用于对对象的结构（如对象的属性和方法）进行类型约束。接口可以通过`interface`关键字来定义，如下所示：

interface Person {
  name: string;
  age: number;
}

let person: Person = {
  name: 'Alice',
  age: 30
};

上面的代码中，我们定义了一个名为`Person`的接口，它约束了一个拥有`name`和`age`属性的对象。然后我们声明了一个`person`对象，它符合`Person`接口的定义。

#### 4.2 可选属性与只读属性

接口中的属性有时可能是可选的，我们可以在属性名后加上`?`来表示该属性是可选的。另外，我们还可以使用`readonly`关键字来定义只读属性，只读属性必须在声明时或构造函数里被初始化。

interface Config {
  readonly url: string;
  method: string;
  timeout?: number;
}

let config: Config = {
  url: 'https://example.com',
  method: 'get'
};

在上面的示例中，`Config`接口中的`url`属性是只读的，`method`属性是必需的，`timeout`属性是可选的。

#### 4.3 对象定义的最佳实践

在使用接口定义对象时，我们可以通过扩展（extends）和多态（polymorphism）来提高代码的可维护性和可重用性。通过接口的继承，我们可以建立对象之间的关系，从而减少重复的代码。多态则可以更灵活地处理不同类型的对象。

interface Shape {
  color: string;
}

interface Square extends Shape {
  sideLength: number;
}

interface Circle extends Shape {
  radius: number;
}

let square: Square = {
  color: 'red',
  sideLength: 10
};

let circle: Circle = {
  color: 'blue',
  radius: 5
};

通过以上示例，我们可以看到`Square`和`Circle`接口都继承自`Shape`接口，从而共享了`color`属性的定义。

以上是关于接口与对象定义的基本内容，接口的灵活性和多态性使得我们能够更好地描述对象的形状，提高代码的健壮性和可维护性。

# 5. 函数与方法

#### 5.1 函数的声明与调用
在TypeScript中，我们可以使用以下方式声明函数：

// 基本的函数声明与调用
function add(x: number, y: number): number {
    return x + y;
}

let result = add(3, 5);
console.log(result); // 输出 8

#### 5.2 可选参数与默认参数
在函数参数声明时，我们可以通过在参数名后面加上问号`?`来表示该参数是可选的；也可以在参数声明时直接给参数赋一个默认值：

// 可选参数与默认参数
function buildName(firstName: string, lastName?: string): string {
    if (lastName) {
        return `${firstName} ${lastName}`;
    } else {
        return firstName;
    }
}

let fullName1 = buildName('John', 'Doe');
let fullName2 = buildName('Jane');
console.log(fullName1); // 输出 "John Doe"
console.log(fullName2); // 输出 "Jane"

#### 5.3 剩余参数与函数重载
我们可以使用剩余参数（Rest Parameters）来表示函数可以接受任意数量的参数，也可以使用函数重载来定义多个具有不同参数类型或个数的函数声明：

// 剩余参数与函数重载
function buildInfo(name: string, ...info: string[]): string {
    return `${name}, Info: ${info.join(', ')}`;
}

let info1 = buildInfo('John', 'Male', '30 years old');
let info2 = buildInfo('Jane', 'Female', '28 years old', 'Engineer');
console.log(info1); // 输出 "John, Info: Male, 30 years old"
console.log(info2); // 输出 "Jane, Info: Female, 28 years old, Engineer"

#### 5.4 箭头函数与this指向
在TypeScript中，我们可以使用箭头函数来代替传统的函数声明，箭头函数能更好地保留函数体内的`this`指向：

// 箭头函数与this指向
let user = {
    name: 'Tom',
    sayHi: function() {
        setTimeout(() => {
            console.log(`Hi, I'm ${this.name}`);
        }, 1000);
    }
};

user.sayHi(); // 输出 "Hi, I'm Tom"（setTimeout内的箭头函数保留了外层函数的this指向）

# 6. 泛型与类型别名

泛型是 TypeScript 中非常重要的概念之一，它可以帮助我们编写灵活、可重用的函数、类、接口等内容。类型别名可以帮助我们给一种类型起一个新的名字，并且更加清晰地表达我们的用意。本章节将深入探讨泛型与类型别名的相关知识。

#### 6.1 泛型的基本概念与应用

泛型是指在定义函数、类、接口时，不预先指定具体的类型，而在使用时再指定具体类型的一种特性。通过泛型可以实现组件的复用，增强代码的可读性和灵活性。下面是一些泛型的基本应用场景：

// 泛型函数示例
function identity<T>(arg: T): T {
    return arg;
}

let output = identity<string>("myString"); // 明确指定类型
let output2 = identity("myString"); // 类型推断，无需明确指定

// 泛型类示例
class GenericNumber<T> {
    zeroValue: T;
    add: (x: T, y: T) => T;
}

let myGenericNumber = new GenericNumber<number>();
myGenericNumber.zeroValue = 0;
myGenericNumber.add = function (x, y) { return x + y; };

#### 6.2 泛型函数与泛型类

泛型不仅可以应用于函数，还可以应用于类的成员方法、静态方法和类本身。下面是泛型函数和泛型类的高级用法示例：

// 泛型函数
function loggingIdentity<T>(arg: T): T {
    console.log(arg.length);  // Error: T doesn't have .length
    return arg;
}

// 泛型类
class GenericNumber<T> {
    zeroValue: T;
    add: (x: T, y: T) => T;
}

let number = new GenericNumber<number>();
number.zeroValue = 0;
number.add = function (x, y) { return x + y; };

let stringNumeric = new GenericNumber<string>();
stringNumeric.zeroValue = "";
stringNumeric.add = function (x, y) { return x + y; };

#### 6.3 类型别名的定义与使用

类型别名可以帮助我们给一种类型起一个新的名字，并且更加清晰地表达我们的用意。下面是类型别名的定义与使用示例：

type Name = string;
type NameResolver = () => string;
type NameOrResolver = Name | NameResolver;

function getName(n: NameOrResolver): Name {
    if (typeof n === "string") {
        return n;
    } else {
        return n();
    }
}

// 使用类型别名
type Container<T> = { value: T };
type Tree<T> = {
    value: T;
    left: Tree<T>;
    right: Tree<T>;
};

#### 6.4 泛型与类型别名的比较与选择

泛型和类型别名在不同的场景下有各自的优势，比如对于需要在多个地方重复使用的类型，可以使用类型别名进行定义；而对于需要在函数、类、接口等地方灵活适配不同类型的情况，可以选择使用泛型。在实际编码中，根据具体的使用场景来选择合适的方式才是最重要的。

本章节我们深入探讨了 TypeScript 中的泛型与类型别名的相关知识，包括基本概念、高级应用以及比较与选择。良好的掌握泛型与类型别名将有助于提升代码的灵活性和可读性。