詳解 never 型 - ボトム型の性質を深掘り

TSKaigi Sendai 2026 登壇資料
https://sendai.tskaigi.org/talks/15

never 型はすべての型のサブタイプとなるボトム型で、TypeScript には欠かせない重要な型の一つです。しかし、never を明示的に型注釈で書く機会は少ないこともあり、あまり深く性質について考える機会もないのではないでしょうか？

本発表では、never を空集合として捉え直すところを出発点とします。その視点から、Union、Intersection での挙動、Conditional Type の分配、標準ユーティリティ型の実装原理など基礎部分について説明します。その上で、網羅性チェック、Phantom Types による状態遷移の型強制、型レベル関数のシグネチャ制御など、never の活用ケースを例で示しながら体系的に紹介します。

Transcript

1. Nealle 詳解 never 型 ボトム型の性質を深掘り TSKaigi Sendai｜たつかわ 1
2. 自己紹介 氏名 立川 隆一 / Ryuichi Tatsukawa 所属 株式会社ニーリー プロダクト統括本部 プラットフォーム本部 ArchitectureG 経歴 2016 - 2019（株式会社かなめ） Webアプリケーションエンジニアとしてキャリアをスタート 2019 - 2021（株式会社 Hmcomm） シニアエンジニアとして経験を積む 2021 - 2024（株式会社ビザスク） 一定期間エンジニアとして従事した後、チームリーダーとしてマネジメント業務を担当 2024 - （株式会社ニーリー） テックリードとしてジョイン 2
3. 今日話すこと 1｜空集合としての never ボトム型・代入の向き・never が現れる場所 2｜基礎 Union / Intersection・分配・標準ユーティリティ型 3｜活用例 網羅性チェック、Phantom Types、シグネチャ制御 3
4. 1｜空集合としての never Nealle 空集合としての never never を「値の集合」として捉え直す 4
5. 1｜空集合としての never never = ボトム型 = 空集合 ∅ • • • すべての型の部分型 値の集合として見ると空集合 ∅ never 型の値は作れない unknown（すべての値） string number ∅ never（要素なし） object 5
6. 1｜空集合としての never never はどんな型にも代入できる declare const neverValue: never; const num: number = neverValue; // never は number のサブタイプ 👍 const str: string = neverValue; // never は string のサブタイプ 👍 const obj: object = neverValue; // object にも代入可能 👍 空集合 ∅ はどんな集合にも含まれる → never 型の値は、どの型の変数にも代入できる 6
7. 1｜空集合としての never never には何も代入できない const neverValue: never = 1; // ❌ 代入不可 never 型の変数には代入できない → never 型の値は作れない ※前ページは説明のためアンビエント宣言（declare）を使用 7
8. 1｜空集合としての never never は自動で現れる function narrowToNever(value: string | number) { if (typeof value === "string" && typeof value === "number") { // 到達できないため、 value は never 型になる value; } } ・throw だけの関数の戻り値 ・narrowing で全ケースを排除した後の変数 ・Conditional Type の分岐失敗 などなど 8
9. 2｜基礎 Nealle 基礎 Union / Intersection・分配・標準ユーティリティ型 9
10. 2｜基礎 Union の単位元、 Intersection の吸収元 type UnionWithNever = string | never; // = string type IntersectionWithNever = string & never; // = never Union の単位元 Intersection の吸収元 T | never = T T & never = never 空集合と合わせても元のまま 空集合との共通部分は空集合 ※ 補足 ・単位元: 計算しても相手を変えない要素 ・吸収元: 計算すると相手を飲み込んで自分と同じにしてしまう要素 10
11. 2｜基礎 never に置き換える = Union から消す type Letters = "a" | "b" | "c"; type LettersWithoutB = "a" | never | "c"; // = 'a' | 'c' type OnlyA = "a" | never | never; // = 'a' この性質が Union フィルタリング と Mapped Types のキー消去 の肝 11
12. 2｜基礎 Conditional Type の分配 T extends U ? X : Y の左辺が型パラメータ T そのもののとき、 Union が渡されると、各要素に分配される type ToArray<T> = T extends any ? T[] : never; type DistributedArrays = ToArray<"a" | "b">; // = 'a'[] | 'b'[] ToArray<"a" | "b"> ToArray<"a"> | ToArray<"b"> 'a'[] | 'b'[] 12
13. 2｜基礎 never は「0 要素の Union」 type ToArray<T> = T extends any ? T[] : never; type DistributedNever = ToArray<never>; // = never never[] になりそうに見えるが、そうはならない 分配する対象がない → 結果も never 13
14. 2｜基礎 分配を抑制する [T] extends [U] type ToArrayNoDistribute<T> = [T] extends [any] ? T[] : never; type NonDistributedNever = ToArrayNoDistribute<never>; // = never[] [T] で包むと、extends の左辺は T そのものではなくなる → T に何が入っていても分配されない 14
15. 2｜基礎 ハマりどころ ❌ NG type IsNeverWrong<T> = T extends never ? true : false; type WrongResult = IsNeverWrong<never>; // = never (❌ true を期待していた ) // 分配する要素が一つもなく、 extends never の判定は一度も行われない 👍 分配を抑制する type IsNever<T> = [T] extends [never] ? true : false; type NeverResult = IsNever<never>; // = true 👍 type StringResult = IsNever<string>; // = false 👍 15
16. 2｜基礎 Exclude を実装 type Exclude<T, U> = T extends U ? never : T; type LettersWithoutB = Exclude<"a" | "b" | "c", "b">; // 分配して展開すると : // ('a' extends 'b' ? never : 'a') → 'a' // | ('b' extends 'b' ? never : 'b') → never // | ('c' extends 'b' ? never : 'c') → 'c' // = 'a' | never | 'c' = 'a' | 'c' 16
17. 2｜基礎 Extract / NonNullable も同じ原理で実装できる Extract：マッチするものだけを残す（ Exclude の逆） type Extract<T, U> = T extends U ? T : never; NonNullable：null と undefined を never にして消す type NonNullable<T> = T extends null | undefined ? never : T; 17
18. 2｜基礎 Mapped Types でキーを消す キーを never にしたエントリは結果から消える type MyOmit<T, K extends keyof T> = { [P in keyof T as P extends K ? never : P]: T[P]; }; MyOmit<{ a: 1; b: 2; c: 3 }, "b"> { a: 1; c: 3 } キー b が never になる 18
19. 3｜活用例 Nealle 活用例 網羅性チェック・Phantom Types・シグネチャ制御 19
20. 3｜活用例（網羅性チェック） 前提 type Shape = | { kind: "circle"; radius: number } | { kind: "square"; side: number } | { kind: "triangle"; base: number; height: number }; 判別可能なユニオン（Discriminated Union） の全ケースを処理したかを コンパイル時に検証したい 20
21. 3｜活用例（網羅性チェック） never 型の変数で受けてチェック function area(shape: Shape): number { switch (shape.kind) { case "circle": return Math.PI * shape.radius ** 2; case "square": return shape.side ** 2; case "triangle": return 0.5 * shape.base * shape.height; default: const _exhaustive: never = shape; // ← 全ケース消化なら shape は never throw new Error(`unreachable: ${JSON.stringify(_exhaustive)}`); } } 21
22. 3｜活用例（網羅性チェック） 引数の型を never にしたヘルパーを用意してチェック function assertNever(value: never): never { throw new Error(`unexpected value: ${JSON.stringify(value)}`); } function area(shape: Shape): number { switch (shape.kind) { // ...各 case default: return assertNever(shape); } } 22
23. 3｜活用例（網羅性チェック） satisfies never でチェック function area(shape: Shape): number { switch (shape.kind) { // ... 各 case default: shape satisfies never; throw new Error("unreachable"); } } case を書き忘れていると satisfies でエラーが発生する 23
24. 3｜活用例（ Phantom Types） 前提 interface User { name: string; email: string; } declare function readForm(): Promise<User>; declare function validate(user: User): User; declare function save(user: User): Promise<void>; async function submitForm() { const formUser: User = await readForm(); await save(formUser); // ❌ validate を通したかったのに、型では止められない } validate の前後で型が同じ User なので、区別できない 例のように validate を忘れても気付けない 24
25. 3｜活用例（ Phantom Types） 型パラメータだけでは不十分 interface User<State extends "unvalidated" | "validated"> { readonly name: string; readonly email: string; // State はどこにも使われていない // → User<'unvalidated'> と User<'validated'> は同一型扱い } declare function save(user: User<"validated">): Promise<void>; const unvalidatedUser: User<"unvalidated"> = { name: "A", email: "a@b" }; save(unvalidatedUser); // ❌ 通ってしまう (本当は弾きたい ) 構造に現れない型パラメータは、構造的型システムでは区別されない 25
26. 3｜活用例（ Phantom Types） never でブランドを付ける type Phantomic<Base, Brand extends string> = Base & { [Key in Brand]: never }; type ValidationState = "unvalidated" | "validated"; type RawUser = { readonly name: string; readonly email: string }; type User<State extends ValidationState> = Phantomic<RawUser, State>; // 展開: // User<'unvalidated'> = RawUser & { unvalidated: never } // User<'validated'> = RawUser & { validated: never } やっていることの本質としては Branded Types と変わらない never のフィールドが実行時に現れない（作れない）点がポイント 26
27. 3｜活用例（ Phantom Types） 状態遷移を型で強制する const unvalidated = (raw: RawUser): User<"unvalidated"> => raw as User<"unvalidated">; declare function validate(user: User<"unvalidated">): User<"validated">; declare function save(user: User<"validated">): Promise<void>; async function registerUser() { const user = unvalidated({ name: "Alice", email: "a@b.com" }); await save(user); // ❌ User<'unvalidated'> は save に渡せない await save(validate(user)); // 👍 } save 関数の引数が User<"validated"> 型でなければ実行できない 27
28. 3｜活用例（シグネチャ制御） 基礎: never 引数は呼び出せない function forbidden(arg: never): void {} forbidden("hi"); // ❌ never には何も代入できない → 呼び出し自体が型エラー になる これを条件付き で発火させると、特定の呼び出しだけを禁止できる 28
29. 3｜活用例（シグネチャ制御） await の付け忘れを検出 type User = { name: string }; declare function fetchUser(): Promise<User>; function saveToCache<T>(value: T extends Promise<unknown> ? never : T): void {} async function cacheCurrentUser() { saveToCache(await fetchUser()); // T = User → 引数の型は User 👍 saveToCache(fetchUser()); // ❌ } T が Promise のときだけ引数の型が never に変わる 29
30. 3｜活用例（シグネチャ制御） 基礎: prop?: never による XOR type UserQuery = | { id: string; email?: never } | { id?: never; email: string }; declare function findUser(query: UserQuery): void; findUser({ id: "u_1" }); // 👍 findUser({ email: "a@example.com" }); // 👍 findUser({ id: "u_1", email: "a@example.com" }); // ❌ どちらも指定は不可 findUser({}); // ❌ どちらかは指定しなければならない email?: never → 「email は省略してよいが、値を置くなら never（つまり値は置けない）」 30
31. 3｜活用例（シグネチャ制御） React の props で使用する例 type ButtonProps = { children: ReactNode } & ( | { href: string; onClick?: never } | { href?: never; onClick: () => void } ); <Button href="/settings">設定</Button> // 👍 <Button onClick={save}>保存</Button> // 👍 <Button href="/settings" onClick={save}>設定</Button> // ❌ どちらも指定は不可 <Button>???</Button> // ❌ どちらかは指定しなければならない 共通の props は外出し、排他にしたい部分だけ prop?: never の Union に 31
32. 3｜活用例（シグネチャ制御） React の props で使用する例 function Button(props: ButtonProps) { if (props.href !== undefined) { // props.href: string return <a href={props.href}>{props.children}</a>; } // props.onClick: () => void（undefined を含まない） return ( <button onClick={props.onClick}> {props.children} </button> ); } href の有無で Union が絞り込まれる 32
33. 3｜活用例 Nealle まとめ 33
34. まとめ 基礎 活用例 Union の単位元 / Intersection の吸収元 網羅性チェック：到達できない位置に never Conditional Type では 0 要素の Union Phantom Types：never でブランドを付ける Exclude / Omit は never に置き換えて消す シグネチャ制御：引数を条件付きで never に never ＝ 空集合 ∅（すべての型の部分型） 34