如何在TypeScript中定义满足自展平特性的幂等（Idempotent）类型？

具有自展平特性的类型被称为幂等类型（Idempotence）：

幂等性（Idempotence）是数学和计算机科学中部分运算的特性，指多次执行该运算的结果和首次执行的结果完全一致。

在JavaScript/TypeScript中，Object/Number对象就是幂等性的实例。

实际使用场景比如在TypeScript中为自定义Promise编写正确类型：由于Promise会自动展平，永远不会出现Promise<Promise<T>>类型，只会存在Promise<T>，monad也有类似特性。

示例代码：

console.log(
 Number(5) === Number(Number(5))
); // true

幂等性可简写为如下公式：
TTX = TX

概念区分说明 #

• 幂等类型不会产生超出T的额外结构，对应JS数组形式就是[foo]；而Haskell中monad的bind操作虽然也满足TTX = TX，但会保留[[foo]]这类嵌套结构。
• Array.map组合运算会将[[foo]]转换为[[[foo]]]
• Array.flatMap是map+flat的组合，满足TTX=TX规则，会将[[foo]]转换为[[foo]]

我认为Array.flatMap这类实现属于monad但不属于幂等，二者确实容易混淆。

已有的尝试 #

我尝试在函数中实现相关逻辑：

const toObject = <A, X>(x: A): A extends T<X> ? A : //...
        ((X:object)=> {/* ... */})(Object(x)) ;

A extends T<X> ? A : //...的逻辑在函数内部上下文可以运行，但我不知道如何单独定义该类型，就算用函数结构实现也非常复杂，我觉得实现思路存在问题。

核心问题 #

我想知道如何在TypeScript中定义幂等类型，满足如下规则：

type T<X> = ???
// 满足如下条件
T<T<X>> === T<X>

解决方案 #

核心实现思路是通过条件类型预判入参是否已经是目标包裹类型，如果是则直接返回自身，否则返回包裹后的类型，以下是不同场景的实现示例：

1. 通用幂等类型模板 #

// 通用幂等类型工厂：Wrapper为你要定义的目标包裹类型
type Idempotent<Wrapper, T> = T extends Wrapper ? T : Wrapper;

// 示例：幂等Number类型
type IdempotentNumber<T> = Idempotent<Number, T>;
// 验证规则
type TestN1 = IdempotentNumber<number>; // Number
type TestN2 = IdempotentNumber<TestN1>; // Number，完全符合TTX=TX要求

2. 自动展平的幂等Promise类型 #

// 递归处理多层嵌套的Promise，实现自动展平
type IdempotentPromise<T> = T extends Promise<infer U> ? IdempotentPromise<U> : Promise<T>;

// 验证规则
type TestP1 = IdempotentPromise<Promise<Promise<number>>>; // Promise<number>
type TestP2 = IdempotentPromise<TestP1>; // Promise<number>，满足要求

3. 幂等对象类型实现 #

type IdempotentObject<T> = T extends object ? T : object;

// 验证规则
type TestO1 = IdempotentObject<string>; // object
type TestO2 = IdempotentObject<TestO1>; // object，符合幂等规则

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Functor