如何用映射类型扩展/合并TypeScript类的原型？

简化示例 #

function Base<T extends Record<string, Function>>(record: T) {
    class X {
        constructor() { }
    }
    // (A) 将record中的所有函数添加到原型中。
    // 实际中我会使用`Object.defineProperty`或类似方法，此处不影响问题核心。
    Object.assign(X.prototype, record)

    // (???) 如何编写类型，让TS知道X.prototype拥有更多成员？

    return X;
}

// (B) Derived继承自Base的返回值，同时传入`foo`和`bar`函数供Derived“继承”。
class Derived extends Base({
    foo: () => 42,
    bar: () => "hi"
}) {
    // (C) 我希望在此处重写函数
    override bar() {
        return "bye";
    }
}

const inst = new Derived();

// (D) 会打印`42, "bye"`，但TS无法识别.foo()
console.log(inst.foo(), inst.bar())

当前代码在(C)和(D)处报错，因为TS无法识别(A)中对原型的修改。实际场景中Base会根据传入的record生成原型方法，需要TS识别基于T的映射类型（如Transformed<T>）。

已尝试的方案 #

尝试1：内部合并X的声明 #

试图通过声明合并让TS识别X拥有T的成员，但无法运行：

function Base<T extends Record<string, Function>>(record: T) {
    class X { constructor() { } }
    Object.assign(X.prototype, record)

    // 错误：Interface 'X' incorrectly extends interface 'T'.
    interface X extends T {}

    return X;
}

尝试2：断言返回包含T实例的构造函数 #

此方案基本可用，但TS会认为T的成员属于实例而非原型，导致重写方法时报错：

function Base<T extends Record<string, Function>>(record: T) {
    class X { constructor() { } }
    Object.assign(X.prototype, record)

    return X as new () => X & T;
}

重写时的错误：

class Derived extends Base({
    foo: ():number => 42,
    bar: ():string => "hi"
}) {
    // 报错：Class 'Base<{ foo: () => number; bar: () => string; }>.X & { foo: () => number; bar: () => string; }'
    // defines instance member property 'bar', but extended class 'Derived' defines
    // it as instance member function.
    override bar() {
        return "bye";
    }
}

虽然将函数改为字段可以解决，但会在每个实例创建新函数，无法复用原型上的函数，不够理想。

尝试3：断言返回构造函数并扩展prototype类型 #

此方案无法生效，TS要求Derived自行实现T，与意图不符：

function Base<T extends Record<string, Function>>(record: T) {
    class X { constructor() { } }
    Object.assign(X.prototype, record)

    return X as typeof X & { prototype: X & T };
}

补充完整示例 #

核心差异是使用映射类型Transformed<T>描述原型中实际需要的属性类型：

type Fn = (x: {}) => unknown;
type Transformed<T extends Record<string, Fn>> = {
  // 此函数类型是原型中的实际类型。
  [K in keyof T]: () => ReturnType<Fn>
}

具体问题 #

1. 一般情况下，如何用映射类型T扩展/合并类的类型？
   这类场景经常遇到：有一个计算类型T（通常是映射类型或约束泛型），需要将其与类的类型合并，上述示例是具体场景。
2. 在本示例中，如何为Base（或X）编写类型，让TS知道返回的类的原型中包含T的属性？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Daniel