为什么 TypeScript 数组是协变的？

Question

TypeScript 允许我们使用超类型变量为数组类型变量起别名（TypeScript 数组是协变的）：

const nums: number[] = [];
const things: (number | string)[] = nums;
things.push("foo");
nums[0] *= 3;
console.log(nums[0]); // `NaN` !!

为什么？这似乎是保护我们免受运行时错误的好地方。鉴于 Java 因具有协变数组而被嘲笑，这似乎是一个有意的 TS 功能。

这是其他人在 stale TypeScript issue 上提出的问题，但我没有看到任何答案。

Answer 1

正如您所指出的，数组协方差不可靠，可能会导致运行时出错。 TypeScript's Design Non-Goals 之一是

1. 应用健全或“可证明正确”类型的系统。相反，应在正确性和生产力之间取得平衡。

这意味着，如果某些不健全的语言功能非常有用，并且如果要求健全性会使该语言使用起来非常困难或令人讨厌，那么尽管存在潜在的陷阱，但它很可能会留下来。

显然，"a fool's errand" 试图保证以描述 JavaScript 为主要目的的语言的健全性。

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我想说的是，这里的根本问题是 TypeScript 想要支持一些非常有用的功能，不幸的是，这些功能不能很好地配合使用。

第一个是subtyping，其中类型形成层次结构，单个值可以是多种类型。如果S 类型是T 类型的子类型，那么S 类型的值s也是T 类型的值。例如，如果您有一个string 类型的值，那么您也可以将它用作string | number 类型的值（因为对于任何X，string 是string | X 的子类型）。 TypeScript 中接口和类层次结构的整个大厦都是建立在子类型的概念之上的。当S extends T 或S implements T 时，表示S 是T 的子类型。如果没有子类型，TypeScript 会更难使用。

第二个是aliasing，您可以使用多个名称引用相同的数据，而不必复制它。 JavaScript 允许这样做：const a = {x: ""}; const b = a; b.x = 1;。除了原始数据类型，JavaScript 值都是引用。如果您尝试在不传递引用的情况下编写 JavaScript，那将是一种非常不同的语言。如果 TypeScript 强制要求为了将对象从一个命名变量传递到另一个变量，您必须复制其所有数据，那么使用起来会更加困难。

第三个是mutability。 JavaScript 中的变量和对象通常是可变的；您可以重新分配变量和对象属性。不可变语言更容易推理/更简洁/更优雅，但对事物进行变异很有用。 JavaScript 不是不可变的，因此 TypeScript 允许它。如果我有一个值const a: {x: string} = {x: "a"};，我可以跟进a.x = "b"; 而不会出错。如果 TypeScript 要求所有别名都是不可变的，那就更难使用了。

但是将这些功能放在一起，事情可能会变糟：

let a: { x: string } = { x: "" }; // subtype
let b: { x: string | number }; // supertype 
b = a; // aliasing
b.x = 1; // mutation
a.x.toUpperCase(); // ?? explosion

Playground link to code

一些语言通过要求variance 标记来解决这个问题。 Java 的 wildcards 用于此目的，但它们的正确使用相当复杂，而且（据说）被认为令人讨厌和困难。

TypeScript 决定在这里不做任何事情，并将所有属性类型视为协变，尽管 suggestions to the contrary。在这方面，生产力比正确性更重要。

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出于类似的原因，在 TypeScript 2.6 引入 --strictFunctionTypes 编译器选项之前，函数和方法参数被检查 bivariantly，此时仍然始终只检查方法参数。

双变量类型检查是不健全的。但它很有用，因为它允许突变、别名和子类型化（不会因为要求开发人员跳过障碍而损害生产力）。 TypeScript 中的方法参数双方差导致数组协方差。

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好的，希望对您有所帮助；祝你好运！

Answer 2

这不是协方差问题；这是一个别名问题。禁止数组协方差非常令人沮丧，以至于即使是几乎完全不变的语言（Swift）也包含数组的例外情况。 （Swift 通过防止别名来避免您在此处显示的问题，因此这个错误在 Swift 中是不可能的。）

想象一个接受可选数字列表的函数：

function sum(values: (number|undefined)[]): number {
  return values.reduce((s: number, x?: number) => s + (x ?? 0), 0)
}

想象一下，如果你不能将number[] 传递给这个函数。不难理解他们为什么不强加这一点。

令人沮丧的是，JavaScript 使得改变别名变得太容易了，但这是一个比协方差情况大得多的广泛问题。 IMO，以下是 TypeScript 应该帮助我们避免的主要问题（考虑到 TS 的工作方式，这可能很困难）。如果此代码会引发错误，它会将协方差问题作为一种特殊情况解决：

const nums: number[] = [];
const things: number[] = nums;
things.push(1);
nums[0] *= 3;
console.log(things[0]); // `3` !!