TypeScript中如何寫函數重載

# TypeScript中如何寫函數重載

## 引言

在軟件開發中，函數重載（Function Overloading）是一種允許同名函數根據參數類型或數量不同而具有不同行為的編程特性。TypeScript作為JavaScript的超集，通過靜態類型系統實現了更強大的函數重載機制。本文將深入探討TypeScript函數重載的實現方式、最佳實踐以及常見應用場景。

## 一、函數重載的基本概念

### 1.1 什么是函數重載
函數重載是指在同一作用域內定義多個同名函數，這些函數通過參數類型、數量或返回類型的差異來區分。與Java/C++等語言不同，TypeScript的函數重載是在類型層面實現的，編譯后的JavaScript代碼中并不會保留多個函數定義。

### 1.2 TypeScript實現重載的特點
- **類型安全**：編譯器會根據調用時的參數類型選擇正確的重載簽名
- **運行時單一實現**：所有重載共享同一個函數實現
- **聲明順序敏感**：TypeScript會優先匹配前面的重載簽名

## 二、基礎語法結構

### 2.1 重載簽名與實現簽名

```typescript
// 重載簽名（Overload Signatures）
function greet(name: string): string;
function greet(age: number): string;

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

2.2 典型的三部分結構

1. 聲明重載列表：定義函數的不同調用方式
2. 編寫實現函數：包含所有重載情況的處理邏輯
3. 類型守衛：在實現中使用類型判斷區分不同重載

三、參數類型重載

3.1 不同參數類型的處理

// 字符串處理
function process(input: string): string[];

// 數字處理
function process(input: number): number[];

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

3.2 聯合類型與重載的選擇

當邏輯處理差異較大時，使用重載比聯合類型更合適：

// 不推薦：聯合類型使函數內部邏輯復雜化
function processInput(input: string | number): any[] {
  // 需要復雜的類型判斷
}

// 推薦：使用重載分離關注點
function processInput(input: string): string[];
function processInput(input: number): number[];

四、參數數量重載

4.1 可選參數與重載

// 一個參數
function createDate(timestamp: number): Date;

// 三個參數
function createDate(year: number, month: number, day: number): Date;

// 實現
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 默認參數的處理技巧

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、返回類型重載

5.1 根據輸入決定返回類型

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

// 返回單個用戶
function getUser(id: number): User | undefined;

// 返回用戶數組
function getUser(name: string): User[];

// 實現
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 使用泛型與重載結合

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、方法重載

6.1 類中的方法重載

class Calculator {
  // 重載簽名
  add(x: number, y: number): number;
  add(x: string, y: string): string;

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

6.2 靜態方法重載

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、構造函數重載

7.1 類構造函數重載

class Point {
  x: number;
  y: number;

  // 重載簽名
  constructor(x: number, y: number);
  constructor(coords: [number, number]);

  // 實現
  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 工廠模式與重載

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、高級重載模式

8.1 條件類型與重載

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 {
  // 實現...
}

8.2 可變參數重載

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、常見問題與解決方案

9.1 重載順序的重要性

// 錯誤順序
function example(value: any): string;  // 太寬泛，會捕獲所有調用
function example(value: string): string;

// 正確順序
function example(value: string): string;
function example(value: any): string;

9.2 類型收縮技巧

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)) {
    // 這里value被識別為string[]
  } else {
    // 這里value被識別為string
  }
}

十、最佳實踐

1. 優先使用明確的類型：避免過度使用any類型
2. 保持重載數量合理：通常3-5個重載簽名足夠
3. 文檔化重載行為：使用JSDoc說明不同重載的用途
4. 單元測試覆蓋：確保每個重載路徑都被測試到
5. 考慮可讀性：當重載變得復雜時，考慮拆分為多個函數

結語

TypeScript的函數重載提供了強大的類型表達能力，能夠精確描述函數的不同使用方式。通過合理使用重載，可以顯著提升代碼的類型安全性和開發者體驗。掌握重載技術需要實踐，建議從簡單場景開始，逐步應用到更復雜的類型場景中。

擴展閱讀： - TypeScript官方文檔 - 函數重載 - 高級類型編程技巧 - 函數式編程中的類型設計 “`

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