幽霊型

type-theorycomputer-science

実行時には存在しないが、コンパイル時に型の区別として機能する型パラメータ。Phantom type。

プログラマ向けの一言

型引数を「タグ」として使って、誤った組み合わせをコンパイルエラーにする。 実行時のコストはゼロ。

コードで理解する

// 問題: 通貨を混ぜるバグ
const priceJPY = 1000;
const priceUSD = 10;
const total = priceJPY + priceUSD; // 1010 ← 円とドルを足してしまった！

// 幽霊型で防ぐ
type JPY = { readonly __currency: "JPY" };
type USD = { readonly __currency: "USD" };
type Money<Currency> = number & Currency;

function jpy(amount: number): Money<JPY> { return amount as Money<JPY>; }
function usd(amount: number): Money<USD> { return amount as Money<USD>; }

function addMoney<C>(a: Money<C>, b: Money<C>): Money<C> {
  return (a + b) as Money<C>;
}

addMoney(jpy(1000), jpy(500));  // OK: Money<JPY>
addMoney(usd(10), usd(5));     // OK: Money<USD>
// addMoney(jpy(1000), usd(10)); // コンパイルエラー！ JPY と USD は混ぜられない

状態マシンを型で表現

// ファイルの open/close を型で管理
type Open = { readonly __state: "open" };
type Closed = { readonly __state: "closed" };
type FileHandle<State> = { fd: number } & State;

function openFile(path: string): FileHandle<Open> {
  return { fd: 1 } as FileHandle<Open>;
}
function readFile(file: FileHandle<Open>): string {
  return "data";  // Open なファイルからだけ読める
}
function closeFile(file: FileHandle<Open>): FileHandle<Closed> {
  return { fd: file.fd } as FileHandle<Closed>;
}

const f = openFile("/tmp/test");
readFile(f);                    // OK
const closed = closeFile(f);
// readFile(closed);            // コンパイルエラー！ Closed なファイルは読めない

なぜ「幽霊」か

// 型パラメータ Currency / State は実行時にはどこにも存在しない
// number はただの number。__currency プロパティは as でキャストしただけ
// コンパイル後の JS には型情報が消える → ランタイムコスト = ゼロ
// 型としてだけ存在し、実行時には「幽霊」のように消える → 幽霊型

押さえどころ（カード化候補）

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