TypeScript中如何写函数重载

发布时间：2021-12-14 11:04:24 作者：iii
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# TypeScript中如何写函数重载

## 引言

在软件开发中，函数重载（Function Overloading）是一种允许同名函数根据参数类型或数量不同而具有不同行为的编程特性。TypeScript作为JavaScript的超集，通过静态类型系统实现了更强大的函数重载机制。本文将深入探讨TypeScript函数重载的实现方式、最佳实践以及常见应用场景。

## 一、函数重载的基本概念

### 1.1 什么是函数重载
函数重载是指在同一作用域内定义多个同名函数，这些函数通过参数类型、数量或返回类型的差异来区分。与Java/C++等语言不同，TypeScript的函数重载是在类型层面实现的，编译后的JavaScript代码中并不会保留多个函数定义。

### 1.2 TypeScript实现重载的特点
- **类型安全**：编译器会根据调用时的参数类型选择正确的重载签名
- **运行时单一实现**：所有重载共享同一个函数实现
- **声明顺序敏感**：TypeScript会优先匹配前面的重载签名

## 二、基础语法结构

### 2.1 重载签名与实现签名

```typescript
// 重载签名（Overload Signatures）
function greet(name: string): string;
function greet(age: number): string;

// 实现签名（Implementation）
function greet(param: string | number): string {
  if (typeof param === 'string') {
    return `Hello, ${param}!`;
  } else {
    return `You are ${param} years old!`;
  }
}

2.2 典型的三部分结构

声明重载列表：定义函数的不同调用方式
编写实现函数：包含所有重载情况的处理逻辑
类型守卫：在实现中使用类型判断区分不同重载

三、参数类型重载

3.1 不同参数类型的处理

// 字符串处理
function process(input: string): string[];

// 数字处理
function process(input: number): number[];

// 实现
function process(input: string | number): any[] {
  if (typeof input === 'string') {
    return input.split('');
  } else {
    return [input, input * 2, input * 3];
  }
}

3.2 联合类型与重载的选择

当逻辑处理差异较大时，使用重载比联合类型更合适：

// 不推荐：联合类型使函数内部逻辑复杂化
function processInput(input: string | number): any[] {
  // 需要复杂的类型判断
}

// 推荐：使用重载分离关注点
function processInput(input: string): string[];
function processInput(input: number): number[];

四、参数数量重载

4.1 可选参数与重载

// 一个参数
function createDate(timestamp: number): Date;

// 三个参数
function createDate(year: number, month: number, day: number): Date;

// 实现
function createDate(
  yearOrTimestamp: number,
  month?: number,
  day?: number
): Date {
  if (month !== undefined && day !== undefined) {
    return new Date(yearOrTimestamp, month, day);
  } else {
    return new Date(yearOrTimestamp);
  }
}

4.2 默认参数的处理技巧

function padding(value: string): string;
function padding(value: string, length: number): string;
function padding(value: string, length: number, char: string): string;

function padding(value: string, length: number = 2, char: string = ' '): string {
  return value.padStart(length, char);
}

五、返回类型重载

5.1 根据输入决定返回类型

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

// 返回单个用户
function getUser(id: number): User | undefined;

// 返回用户数组
function getUser(name: string): User[];

// 实现
function getUser(param: number | string): User | User[] | undefined {
  if (typeof param === 'number') {
    return db.users.find(u => u.id === param);
  } else {
    return db.users.filter(u => u.name.includes(param));
  }
}

5.2 使用泛型与重载结合

function parseJSON<T>(text: string): T;
function parseJSON(text: string): any;

function parseJSON(text: string): any {
  return JSON.parse(text);
}

// 使用示例
const user = parseJSON<User>('{"id":1,"name":"John"}');
const data = parseJSON('{"value":42}');

六、方法重载

6.1 类中的方法重载

class Calculator {
  // 重载签名
  add(x: number, y: number): number;
  add(x: string, y: string): string;

  // 实现
  add(x: any, y: any): any {
    if (typeof x === 'number' && typeof y === 'number') {
      return x + y;
    } else {
      return x.toString() + y.toString();
    }
  }
}

6.2 静态方法重载

class StringUtils {
  static concat(a: string, b: string): string;
  static concat(a: number, b: number): string;
  
  static concat(a: any, b: any): string {
    return a.toString() + b.toString();
  }
}

七、构造函数重载

7.1 类构造函数重载

class Point {
  x: number;
  y: number;

  // 重载签名
  constructor(x: number, y: number);
  constructor(coords: [number, number]);

  // 实现
  constructor(first: number | [number, number], second?: number) {
    if (Array.isArray(first)) {
      this.x = first[0];
      this.y = first[1];
    } else {
      this.x = first;
      this.y = second!;
    }
  }
}

7.2 工厂模式与重载

class Product {
  static create(config: ProductConfig): Product;
  static create(id: number): Product;
  
  static create(param: ProductConfig | number): Product {
    if (typeof param === 'number') {
      return new Product({ id: param });
    } else {
      return new Product(param);
    }
  }
}

八、高级重载模式

8.1 条件类型与重载

type ReturnTypeBasedOnInput<T> = 
  T extends string ? string[] :
  T extends number ? number[] :
  never;

function transform<T extends string | number>(input: T): ReturnTypeBasedOnInput<T>;

function transform(input: any): any {
  // 实现...
}

8.2 可变参数重载

function joinStrings(...parts: string[]): string;
function joinStrings(separator: string, ...parts: string[]): string;

function joinStrings(...args: any[]): string {
  if (args.length > 0 && typeof args[0] === 'string' && args.length > 1) {
    const [separator, ...parts] = args;
    return parts.join(separator);
  } else {
    return args.join('');
  }
}

九、常见问题与解决方案

9.1 重载顺序的重要性

// 错误顺序
function example(value: any): string;  // 太宽泛，会捕获所有调用
function example(value: string): string;

// 正确顺序
function example(value: string): string;
function example(value: any): string;

9.2 类型收缩技巧

function isStringArray(value: any): value is string[] {
  return Array.isArray(value) && value.every(item => typeof item === 'string');
}

function process(value: string): void;
function process(value: string[]): void;

function process(value: string | string[]): void {
  if (isStringArray(value)) {
    // 这里value被识别为string[]
  } else {
    // 这里value被识别为string
  }
}

十、最佳实践

优先使用明确的类型：避免过度使用any类型
保持重载数量合理：通常3-5个重载签名足够
文档化重载行为：使用JSDoc说明不同重载的用途
单元测试覆盖：确保每个重载路径都被测试到
考虑可读性：当重载变得复杂时，考虑拆分为多个函数

结语

TypeScript的函数重载提供了强大的类型表达能力，能够精确描述函数的不同使用方式。通过合理使用重载，可以显著提升代码的类型安全性和开发者体验。掌握重载技术需要实践，建议从简单场景开始，逐步应用到更复杂的类型场景中。

扩展阅读： - TypeScript官方文档 - 函数重载 - 高级类型编程技巧 - 函数式编程中的类型设计 “`

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