TypeScriptにおけるnever型とvoid型の違いと使い分けを徹底解説

TypeScriptは、JavaScriptに型の概念を導入することで、より安全で効率的な開発を可能にします。その中でも、never型とvoid型は、関数の戻り値やエラーハンドリングに関わる重要な型です。しかし、これらの型の違いを正確に理解することは、特に初心者には難しいかもしれません。本記事では、never型とvoid型の具体的な違いとその使い分けについて、わかりやすく解説します。これにより、TypeScriptを活用した開発で正しい型を選択できるようになり、コードの可読性や保守性が向上するでしょう。

never型とは

never型は、決して値を返すことがない関数や処理に対して使用される型です。これは、関数が例外をスローするか、無限ループに入るなど、正常に終了しないことを表しています。never型の特徴は、その名の通り「決して何も返さない」ことです。

never型の定義

TypeScriptでは、neverを返す関数は以下のように定義できます：

function throwError(message: string): never {
    throw new Error(message);
}

この例では、throwError関数はエラーをスローし、処理が終了することがないため、never型として定義されています。

never型の特性

never型の関数は以下のような特徴を持ちます：

返り値が存在しない。
関数が完了しない（例外をスローする、無限ループに入る）。
型システムにおいて、どの型にも割り当てられない特殊な型。

never型は、エラーハンドリングや異常な状態を明示するために使われる場面が多く、プログラムの安定性を向上させるのに役立ちます。

void型とは

void型は、関数が「値を返さない」ことを示すために使用される型です。特に、何も返さない関数の戻り値に使われることが一般的です。これは、JavaScriptのundefinedやnullと異なり、「何も返さない」という意図を明確に表現する型です。

void型の定義

void型を使った関数は、次のように定義されます：

function logMessage(message: string): void {
    console.log(message);
}

この例では、logMessage関数はコンソールにメッセージを出力するだけで、値を返しません。そのため、戻り値の型はvoidとなっています。

void型の特性

void型の関数や使用場面には、次の特徴があります：

値を返さない関数でよく使われる。
undefinedやnullとは異なり、明示的に「戻り値が存在しない」ことを表す。
コールバック関数やイベントハンドラなどで多用される。

void型は、プログラム内で副作用を発生させる関数（例：ログ出力やAPI呼び出しなど）に適しており、TypeScriptの型システムにおいて重要な役割を果たします。

never型とvoid型の違い

never型とvoid型はどちらも「値を返さない」ことに関連していますが、その役割や使い方は明確に異なります。両者の違いを正確に理解することで、TypeScriptのコードをより適切に書くことができます。

処理の終了に関する違い

never型：never型の関数は、処理が決して正常に終了しないことを意味します。これは、関数が例外をスローするか、無限ループに入るなど、実行が完了しない場合に使われます。
void型：void型の関数は、処理が正常に終了するが、値を返さないことを意味します。ログ出力や副作用を伴う関数に使われ、関数が完了しても戻り値は特に必要ない場合に適しています。

型システムにおける役割の違い

never型は、あらゆる型のサブタイプとして扱われ、どの型にも割り当てることができません。例えば、neverを返す関数は、絶対に何も返さないと保証されています。
void型は、undefinedと似た扱いをされますが、意図的に「返り値がない」ということを示します。void型の関数は、終了時にundefinedを暗黙的に返しますが、その値は重要ではありません。

実用的な違い

never型は、例外を扱う関数や、異常終了する処理に使用されます。例えば、エラーをスローする関数や、処理が永遠に終わらない場合に役立ちます。
void型は、主にイベントハンドラやコールバック関数などで使われ、正常に終了するものの値を返さない処理に適しています。

このように、never型は「正常に終了しない」場合に、void型は「終了するが値を返さない」場合に使い分けるのが基本です。

never型が使われる具体例

never型は、通常の関数のフローから逸脱し、決して正常に終了しない処理に使用されます。特に、エラー処理や無限ループの場面で重要な役割を果たします。ここでは、never型が使われる代表的なシチュエーションを紹介します。

エラーをスローする関数

never型は、関数がエラーをスローして終了する場合に使われます。例えば、エラーメッセージを表示し、プログラムの実行を停止する関数が典型例です。

function throwError(message: string): never {
    throw new Error(message);
}

この関数は例外をスローし、通常の実行フローには戻らないため、戻り値の型としてneverが適用されています。プログラムの一部でこのようなエラーハンドリングを行うことで、異常な状態を明確に示すことができます。

無限ループを含む関数

また、never型は無限ループを持つ関数にも使われます。無限ループでは、関数が終了することはないため、never型が適切な戻り値の型となります。

function infiniteLoop(): never {
    while (true) {
        // 永遠にループを続ける
    }
}

この関数も同様に、永遠にループし続けるため、通常の戻り値を返すことがありません。したがって、戻り値の型はneverとして扱われます。

到達不可能なコードの扱い

TypeScriptは、プログラムが到達しないことを保証するコードに対してもnever型を使用します。たとえば、条件分岐の中で全ての可能性が排除され、ありえない状態に達した場合、neverを用いてその状態を表現することができます。

function exhaustiveCheck(value: string | number): never {
    throw new Error(`Unhandled value: ${value}`);
}

この関数では、ありえない値に遭遇した場合に例外をスローし、それ以外の処理には決して到達しないことを明示しています。

これらの例を通じて、never型は主に異常な状況や、通常の実行フローが停止する場合に使用されることが理解できます。

void型が使われる具体例

void型は、関数が値を返さない場合に使用され、通常、処理自体は正常に終了しますが、戻り値が必要ない場面で使われます。特に、イベントハンドラやコールバック関数でよく使われます。ここでは、void型が使われる代表的なシチュエーションを紹介します。

イベントハンドラでの使用例

void型は、イベントハンドラで特に有用です。イベントハンドラは、特定のアクション（例えばボタンのクリックなど）に反応して処理を実行しますが、その後に特別な値を返す必要がありません。

function handleClick(event: MouseEvent): void {
    console.log('Button clicked!');
}

この例では、handleClick関数はクリックイベントに反応してコンソールにメッセージを表示しますが、特定の値を返す必要がないため、戻り値の型はvoidです。

コールバック関数での使用例

コールバック関数でも、処理の結果を返さない場合にvoid型が使われます。たとえば、非同期処理の完了後に何らかの操作を行う場合、そのコールバック関数の戻り値は特に必要ありません。

function processData(callback: () => void): void {
    // データの処理
    callback();
}

processData(() => {
    console.log('Processing complete.');
});

この例では、callbackはデータ処理が完了した後に実行されますが、何も返さないためvoid型が適用されています。

非同期処理と副作用を伴う関数

データベース操作やAPI呼び出しなどの非同期処理において、戻り値を必要としない場合にもvoid型が使われます。たとえば、ログを記録するような処理です。

async function saveData(): Promise<void> {
    // データを保存
    console.log('Data saved.');
}

この例のsaveData関数はデータを保存しますが、実際に返す値はなく、非同期のPromise<void>型として定義されています。

これらの例から、void型はイベントや非同期処理など、特定の戻り値が不要な場合に適していることがわかります。void型を使用することで、関数が副作用をもたらすものの、戻り値が不要であることを明示的に示すことができます。

never型とvoid型の誤用を避ける方法

never型とvoid型はどちらも「値を返さない」という特徴を持っていますが、それぞれの用途は大きく異なります。この違いを理解しないまま使うと、思わぬエラーやバグを招くことがあります。ここでは、never型とvoid型の誤用を避けるためのポイントを解説します。

void型を誤ってnever型として使わない

void型は「正常に終了するが値を返さない」関数に対して使いますが、これをnever型と混同してしまうことがあります。たとえば、関数が正常に終了するにもかかわらず、never型として定義してしまうと、予期せぬ動作が発生する可能性があります。

function wrongUseOfNever(): never {
    console.log('This should be void');
    // 正常に終了するので、never型ではなくvoid型が正しい
}

このように、戻り値がないだけで正常に終了する関数はvoid型を使うべきです。never型を使うのは、決して終了しない処理に限ります。

never型を誤ってvoid型として使わない

逆に、never型を使うべき場面でvoid型を使ってしまうと、プログラムの意図が正しく伝わらない場合があります。特に、エラー処理や無限ループなど、正常に終了しない処理にはnever型を使うべきです。

function incorrectVoidUsage(): void {
    throw new Error('This should be never');
    // この関数は決して正常に終了しないため、voidではなくneverが適切
}

この例では、エラーをスローするため、voidではなくneverを使うべきです。エラーをスローする関数がvoid型で定義されていると、誤解を招く可能性があります。

返り値がないか、終了しないかを明確に理解する

void型とnever型を使い分ける際の最も重要なポイントは、その関数が「正常に終了するかどうか」を考慮することです。

void型は正常に処理が完了し、戻り値が必要ない場合に使います。
never型は、関数が異常終了するか、無限に続く処理で、決して正常に終了しない場合に使います。

このように、never型とvoid型の違いを正しく理解し、誤用を避けることで、TypeScriptの型システムを正しく活用でき、より安全なコードを書くことができます。

互換性と型チェック

TypeScriptでは、never型とvoid型は型システムの中で異なる役割を果たしており、それぞれの型は他の型とどのように互換性があるのかを理解することが重要です。ここでは、never型とvoid型の型互換性および型チェックにおける役割を詳しく見ていきます。

never型の互換性

never型は、どの型のサブタイプでもあり、他のどの型にも割り当てることができない特殊な型です。これが意味するのは、neverは「決して値が存在しない」ことを表すため、他の型に割り当てることができず、逆に他の型をnever型に割り当てることもできません。

let value: never;
// このような代入はエラーになる
// value = "some string"; // エラー：'never'型に'文字列'型は割り当てられません

このように、never型はあくまで「決して実行されない、終了しない」場面でのみ使用されるため、他の型とは互換性がないのが特徴です。したがって、型チェックの段階で、never型が意図しないところで使われている場合は、コンパイル時にエラーとして警告が出ます。

void型の互換性

一方で、void型は比較的広い互換性を持っており、undefinedと密接に関連しています。関数の戻り値がvoidである場合、その関数が値を返さないという意味ですが、実際にはundefinedが返されることがあります。

function logMessage(): void {
    console.log("Logging message");
}

let result: void = logMessage();
console.log(result); // undefined が出力される

この例では、logMessage関数はvoid型ですが、実際にはundefinedが暗黙的に返されます。この点で、void型はnever型とは異なり、実行が完了することを前提としているため、他の型と比較的互換性が高いのが特徴です。

never型とvoid型の相互作用

never型とvoid型の間には直接的な互換性は存在しませんが、プログラムのフローが正常に終了するかしないかで、それぞれが選択されます。never型は、異常なフローや到達不能な状態を示し、void型は正常に完了するが結果を返さない処理に使われます。

function testFunction(input: string | number): void {
    if (typeof input === "string") {
        console.log("String input");
    } else if (typeof input === "number") {
        console.log("Number input");
    } else {
        const exhaustiveCheck: never = input;
        throw new Error("Unexpected type");
    }
}

この例では、条件分岐の中で処理されない型がある場合にnever型が使われています。ここでnever型は、到達不可能なコードや意図しないフローを示すために使用され、型チェックに役立ちます。

型チェックにおける役割

TypeScriptの型チェックシステムは、never型とvoid型を正しく使うことで、プログラムの安全性を向上させます。never型を使うことで、想定外の状況や異常なフローを排除し、void型は不要な戻り値のチェックを避けることができます。これにより、予期しない動作やバグを防ぐための強力なツールとなります。

このように、never型とvoid型の型互換性や型チェックの役割を理解することで、より安全で効率的なTypeScriptのコーディングが可能となります。

void型の応用例

void型は、関数の戻り値を持たないことを示すために使われますが、より高度なプログラミングパラダイム、特に関数型プログラミングの文脈においても役立ちます。ここでは、void型の応用的な使い方を紹介し、より高度な利用方法に焦点を当てます。

関数型プログラミングにおけるvoid型

関数型プログラミング（FP）では、関数の副作用を最小限に抑えることが重視されます。しかし、副作用を持つ関数（例：外部のシステムと通信する、データベースに書き込むなど）は、必然的にvoid型の戻り値を持つことがよくあります。これは、処理結果が重要でないため、戻り値を持たないことが期待されるからです。

const logAndReturn = (message: string): void => {
    console.log(message);
};

logAndReturn("Hello, world!");

このような場合、void型はその関数が値を返さないだけでなく、関数の「副作用があること」を示します。関数型プログラミングの文脈では、副作用を意識的に管理するためにvoid型を利用することができます。

非同期処理におけるvoid型

非同期処理でも、void型は応用されます。例えば、非同期処理が完了しても特に戻り値を必要としない場合や、処理の完了をコールバック関数で通知する場合などです。

async function sendData(data: string): Promise<void> {
    await fetch("https://api.example.com/data", {
        method: "POST",
        body: JSON.stringify({ data })
    });
    console.log("Data sent successfully.");
}

この例では、sendData関数が外部APIにデータを送信し、成功した場合にコンソールにメッセージを出力しています。この非同期関数はPromise<void>を返し、結果を受け取る必要がないことを示しています。

再利用可能なvoid型関数

void型の関数は、副作用を伴う処理を簡潔に記述するため、再利用可能なユーティリティ関数を作成する際に便利です。例えば、ロギングやエラーハンドリングの関数を作成する際、void型は広く利用されます。

const logError = (error: Error): void => {
    console.error("Error occurred:", error.message);
};

この例では、logError関数はエラーをコンソールに出力するだけで、戻り値は特に必要ありません。このようなvoid型関数は、さまざまな場面で再利用可能な形で定義できます。

型ガードにおけるvoid型の活用

void型は、型ガードを使って型安全にコールバック関数を呼び出す場合にも役立ちます。ある関数が特定の条件下でしか実行されない場合、戻り値を持たないことを示すためにvoid型を使用します。

function executeIfValid(callback: (() => void) | null): void {
    if (callback) {
        callback();
    }
}

この例では、callbackがnullでない場合に限り、その関数を実行します。callbackの戻り値が不要な場合、void型で宣言することが適切です。

これらの例から分かるように、void型は関数が値を返さないだけでなく、TypeScriptにおける副作用や非同期処理の管理、再利用可能な関数の作成など、さまざまな場面で効果的に応用されます。正しく使うことで、コードの可読性や保守性を向上させることができます。

never型とvoid型のパフォーマンスの影響

never型とvoid型は、プログラムの型システムにおいて役割が異なるだけでなく、パフォーマンスにも若干の影響を与えることがあります。ただし、TypeScriptはコンパイル時の型チェックのために使用され、実際のJavaScriptの実行時には型情報が削除されるため、直接的なパフォーマンスの違いは発生しません。ここでは、never型とvoid型がどのようにプログラムのパフォーマンスに影響する可能性があるかを解説します。

コンパイル時の影響

never型とvoid型は、コンパイル時にTypeScriptがコードをチェックするための重要な役割を果たします。TypeScriptの型システムは、型安全性を確保することで、開発者がバグを防ぐ手助けをしますが、パフォーマンス自体には直接的な影響はありません。

never型: TypeScriptはnever型を使うことで、到達不能なコードや例外処理の部分を検出できます。これにより、意図しない動作や無限ループなどを事前に防ぎ、より健全なコードを書く助けとなります。
void型: void型は、戻り値が不要な関数や処理に対して型チェックを行います。これにより、不要な戻り値を期待しないことが明示され、意図的に戻り値を無視するコードを記述できます。

ランタイムでのパフォーマンス

TypeScriptの型情報は、JavaScriptにコンパイルされる際に削除されるため、never型とvoid型そのものが実行時のパフォーマンスに直接影響を与えることはありません。つまり、これらの型をどのように使っても、ランタイムにおける処理速度やメモリ消費には違いはないのが通常です。

ランタイムでの例外処理

ただし、never型が使われる場面では、例外をスローしたり無限ループに入ることが多いため、ランタイムでパフォーマンスに影響を与えることがあります。例えば、never型を使ったエラーハンドリング関数が頻繁に呼び出されると、エラー処理のオーバーヘッドがパフォーマンスを低下させる可能性があります。

function throwError(): never {
    throw new Error("An unexpected error occurred.");
}

この例のように、エラーがスローされるたびにスタックトレースが生成され、処理が停止するため、ランタイムでのパフォーマンスに影響が出ることがあります。

コードの最適化への影響

型システムはコードの最適化にも間接的に影響を与えることがあります。TypeScriptは型を基にコードのフローを解析し、無駄なコードが存在しないかをチェックします。このため、never型が使われる部分では、到達不能なコードが排除され、効率的なコードが生成される可能性があります。

never型の例: 無限ループや例外処理を持つ関数では、その後に続くコードは無駄であり、コンパイラが最適化を行うことで不要なコードを除去できます。
void型の例: void型は副作用を伴う処理（例：ログ出力や非同期処理など）に使われるため、コンパイル時に特別な最適化は行われませんが、不要な戻り値の処理を避けることで、コードが簡潔になります。

メモリ使用量への影響

never型とvoid型は、メモリ使用量に直接的な影響を与えることはありません。しかし、例外処理や無限ループに関連するnever型の関数は、プログラムが適切に停止しない場合、メモリリークを引き起こす可能性があります。適切に例外をキャッチし、リソースを解放することで、このような問題を防ぐことができます。

try {
    throwError();
} catch (error) {
    console.error(error);
}

このように、never型とvoid型は、主にコンパイル時に役立つものであり、実行時のパフォーマンスにはほとんど影響を与えません。ただし、例外処理やコードのフロー制御に関連する部分では、ランタイムの効率に間接的な影響を与えることがあるため、注意が必要です。

never型とvoid型の使い分けのコツ

never型とvoid型は、TypeScriptの型システムの中で異なる役割を持っていますが、それぞれの正しい使い分けは、コードの可読性やメンテナンス性に大きく影響します。ここでは、実際の開発でこれらの型をどのように使い分けるべきか、そのコツを紹介します。

処理の終了状態を基に判断する

基本的な使い分けのコツは、関数や処理が「正常に終了するかどうか」を基に型を選ぶことです。

never型: 関数が「正常に終了しない」場合に使います。これは、エラーをスローする関数や、無限ループを含む処理に適しています。たとえば、プログラムの一部で異常な状態に陥ったときや、全ての分岐が処理されていないことを示す場合です。

function fail(): never {
    throw new Error("This function never returns.");
}

void型: 関数が「正常に終了するが、特に値を返さない」場合に使います。特に、イベントハンドラや副作用のある関数など、戻り値が不要な場合に適しています。

function logMessage(message: string): void {
    console.log(message);
}

異常なフローを強調したい場合にはnever型

異常なプログラムのフローやエラー処理、到達不能なコードを強調したい場合には、never型を使用するのが適切です。never型を使うことで、その関数がどんな値も返さないことが明確に示され、将来的なバグを防ぐのに役立ちます。

function exhaustiveCheck(value: never): never {
    throw new Error(`Unhandled value: ${value}`);
}

このように、到達不能なコードや予期しない入力があった場合、never型を使うことで開発者に明確なエラーを示すことができます。

副作用や値が不要な場合にはvoid型

関数の戻り値が不要な場合や、副作用だけを伴う処理（例：ログ出力、API呼び出しなど）の場合には、void型を使用します。戻り値がないことを明示することで、関数が「特定の処理を行うだけで、値を返すことが目的ではない」という意図をはっきりさせます。

function handleClick(event: MouseEvent): void {
    // ボタンがクリックされたときの処理
    console.log("Button clicked!");
}

この例では、handleClick関数はイベントに反応して処理を行いますが、値を返すことが目的ではないためvoid型が適切です。

エラーハンドリングとコールバックの使い分け

エラーハンドリングや非同期処理におけるコールバック関数の場合、戻り値がないvoid型を使うべきか、never型で処理の終了を保証すべきかを明確に区別します。

エラーを明示的にスローする関数：never型を使用
処理が正常に終わるが結果を返さない関数：void型を使用

async function processAndHandleError(): Promise<void> {
    try {
        await fetchData();
    } catch (error) {
        handleError(error);  // 戻り値を必要としないためvoid型
    }
}

この例では、エラーが発生した場合はvoid型のhandleError関数で処理され、戻り値は期待されていません。

まとめ: フローに基づく適切な選択を心がける

never型とvoid型の使い分けのコツは、関数のフローや終了状態に基づく適切な選択を心がけることです。具体的には、処理が異常な終了をする場合にはnever型を、通常のフローで戻り値が不要な場合にはvoid型を使用します。これにより、コードが明確になり、型チェックを通じて予期しないエラーを防ぐことができます。

まとめ

本記事では、TypeScriptにおけるnever型とvoid型の違いと、それぞれの使い分けについて詳しく解説しました。never型は異常終了や到達不能なコードを表し、void型は戻り値を持たない正常な関数に使われます。これらの型を適切に使い分けることで、コードの可読性や保守性が向上し、バグの発生を防ぐことができます。