如何约束对象属性为同一类型？TypeScript泛型实现问询

问题背景 #

需要创建一个数组，其中每个元素都是Pair<T>类型对象——要求单个对象的a和b属性必须是同一泛型类型T，但数组中不同元素的T可以是任意类型（比如同时包含Pair<number>、Pair<string>）。但直接定义数组类型时遇到了编译器报错：

错误示例代码 #

type Pair<T> = {
  a: T
  b: T
}

// 报错：泛型类型'Pair'需要1个类型参数
type PairArray = Array<Pair>

// 尝试用工厂函数数组，依然报错
type PairFactory = <T>() => Pair<T>
type PairArrayFactory = Array<PairFactory>

// 报错：T可能被实例化为与'string'无关的任意类型
const pairArrayFactory: PairArrayFactory = [() => {return {a: '', b: ''}}]

期望实现的用法：

const pairArray: PairArray = [
  { a: 1, b: 2 },
  { a: 'foo', b: 'bar' },
  ...
]

可行解决方案 #

方案1：用Pair<unknown>作为数组元素类型 #

这是最直接的方式，把数组定义为Pair<unknown>[]，它允许数组中包含任意类型的Pair对象，同时保证每个对象内部的a和b类型一致：

type Pair<T> = {
  a: T
  b: T
}

type PairArray = Pair<unknown>[];

const pairArray: PairArray = [
  { a: 1, b: 2 },
  { a: 'foo', b: 'bar' },
  { a: true, b: false }
];

// 使用时可通过类型断言获取具体类型
const numPair = pairArray[0] as Pair<number>;
console.log(numPair.a + numPair.b); // 正常执行

方案2：泛型函数自动推导数组类型 #

如果希望编译器自动推导每个元素的具体类型，同时严格保证单个对象的a、b类型一致，可以用泛型函数来创建数组：

type Pair<T> = {
  a: T
  b: T
}

function createPairArray<T extends unknown[]>(...pairs: { [K in keyof T]: Pair<T[K]> }) {
  return pairs;
}

// 编译器自动推导出每个元素的类型
const pairArray = createPairArray(
  { a: 1, b: 2 },
  { a: 'foo', b: 'bar' },
  { a: true, b: false }
);

// pairArray的类型为：(Pair<number> | Pair<string> | Pair<boolean>)[]

方案3：预定义联合类型（已知所有可能的T时） #

如果提前明确数组中可能出现的T类型，可以直接定义联合类型数组：

type Pair<T> = {
  a: T
  b: T
}

// 指定所有允许的Pair类型
type PairArray = (Pair<number> | Pair<string> | Pair<boolean>)[];

const pairArray: PairArray = [
  { a: 1, b: 2 },
  { a: 'foo', b: 'bar' },
  { a: true, b: false }
];

为什么原有写法错误？ #

1. Array<Pair>报错：Pair是泛型类型，必须显式指定类型参数，不能直接裸用；
2. 工厂函数数组报错：PairFactory定义的是通用泛型函数，要求该函数能适配任意T类型的调用，但你写的工厂函数固定返回string类型的Pair，不符合通用泛型函数的约束，因此编译器报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alex Van de Kleut