如何为带索引签名的对象类型关联内层与顶层属性？

先看一个已知可行的场景：当顶层属性是固定联合类型时，我们可以通过遍历联合成员来约束子属性的前缀：

type Digit = 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9;

type Obj = { 
    [K in "prop_a" | "prop_b" | "prop_c"]: {
        [P in `${K}${Digit}`]: unknown;
    }
}

这段代码的效果是：每个顶层属性（比如prop_a）的子对象，只能包含prop_a0到prop_a9这些属性，前缀和顶层键严格对应。

问题 #

如果顶层属性的名称是未知的（不是固定的联合类型），能不能实现同样的约束？也就是不管用户定义什么顶层键，对应的子属性必须是「顶层键+0-9数字」的格式？

错误的尝试 #

直接用string作为索引签名的写法无法实现约束：

type Digit = 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9;

type Obj = { 
    [K in string]: {
        [P in `${K}${Digit}`]: unknown;
    }
}

这种写法下，内层属性的前缀和顶层键没有关联，不符合预期的代码不会报错：

declare const obj: Obj;

// 本应报错（前缀不是"whatever"），但当前类型定义下不会
obj.whatever.it_should_error0;

// 只有这些才是符合预期的合法属性
obj.whatever.whatever0;
obj.whatever.whatever1;
// ... 直到whatever9

正确的解决方案 #

需要用泛型来关联顶层键和子属性的前缀，具体实现如下：

type Digit = 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9;

// 泛型类型，T代表所有顶层键的类型
type ConstrainedObj<T extends string> = {
    [K in T]: {
        [P in `${K}${Digit}`]: unknown;
    }
};

// 用法1：明确指定顶层键类型
type SpecificObj = ConstrainedObj<"foo" | "bar">;
declare const specificObj: SpecificObj;
specificObj.foo.foo0; // 合法
specificObj.foo.bar0; // 报错，符合预期

// 用法2：通过泛型函数自动推断顶层键
function createObj<T extends string>(obj: ConstrainedObj<T>): ConstrainedObj<T> {
    return obj;
}

// 传入对象时，TypeScript会自动约束子属性必须匹配顶层键
const myObj = createObj({
    whatever: {
        whatever0: null,
        whatever5: "hello",
        // it_should_error0: 123, // 取消注释会报错，符合预期
    },
    anotherKey: {
        anotherKey9: true,
    }
});

原理说明 #

泛型T会捕获所有顶层键的具体类型，当遍历K in T时，每个K都是当前顶层键的具体值，因此子属性P in ${K}${Digit}``会被严格约束为「当前顶层键+数字」的格式，完美实现了顶层属性未知时的关联约束。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andrea Simone Costa