Python 类型注解

前言

类型注解让 Python 代码开起来丑不可言,但随着用它的人越来越多,有时候会不可避免看到或是写出来这样的代码:

def get_age(name: str) -> int:
    ...

虽然直观上理解起来很方便,但是也有很多比较复杂的,不熟悉的人看起来可能不是很理解。比如:

class Thread:
    name: str
    ident: Optional[int]
    daemon: bool
    def __init__(self, group: None = ...,
                 target: Optional[Callable[..., Any]] = ...,
                 name: Optional[str] = ...,
                 args: Iterable = ...,
                 kwargs: Mapping[str, Any] = ...,
                 *, daemon: Optional[bool] = ...) -> None: ...

对类型注解有简单的了解,可以方便我们看别人的代码或是在自己的代码中使用它。

简单使用

Python 运行时不强制执行函数和变量类型注解,但这些注解可用于类型检查器、IDE、静态检查器等第三方工具。有了类型注解,IDE 解析代码也会更方便,提示也会更智能。简单使用非常易于理解,比如下面的例子:

def greeting(name: str) -> str:
    return 'Hello ' + name

这表示:greeting 函数中,参数 name 的类型是 str,返回类型也是 str。子类型也可以当作参数。

注解列表、集合等可迭代对象

GenericAlias 对象是通过对类(通常是容器类)作下标来创建的,如 list[int] 用来表示元素类型为 int 的列表。

通常,容器对象的抽取操作会调用该对象的 __getitem__() 方法。 但是,对某些容器类执行抽取操作可能会改去调用该类的 __class_getitem__() 类方法。 __class_getitem__() 类方法应当会返回一个 GenericAlias 对象。

如果元素的类型不是固定的,那么可以使用 Union| 来表示,比如要注解一个元素类型可能为 strint 的列表,可以这样写:

from typing import Union, List

my_li: List[Union[str, int]]
# 或
my_li: List[str|int]

集合、元组或是自定义的可迭代对应同理。

如果要注解字典呢?

可以用如下方法:

from typing import Dict

my_dict: Dict[int, str]

这表示 my_dict 是一个键类型为 int,值类型为 str 的字典。

注解可调用对象

预期特定签名回调函数的框架可以用 Callable[[Arg1Type, Arg2Type], ReturnType] 实现类型提示。

比如,要注解一个可调用对象,它接收两个参数,类型分别是 int, str,返回的类型是 list,那么可以这样写:

from typing import Callable

func: Callable[[int, str], list]

另外,无需指定调用签名,用省略号字面量替换类型提示里的参数列表: Callable[..., ReturnType],就可以声明可调对象的返回类型。比如上面的例子也可以写为:

from typing import Callable

func: Callable[..., list]

如果要注解没有返回值的对象,可以使用 typing.NoReturn

from typing import Callable, NoReturn

func: Callable[..., NoReturn]

typing.NoReturn 同样可以对函数返回注解,如:

def stop() -> NoReturn:
    pass

注解常量

常量可以使用 Final 注解,比如:

from typing import Final

NAME: Final = 'Spartan'

对于不可被覆盖的方法,可以用 final 装饰器,例如:

from typing import final

class Foo:

    @final
    def finish(self):
        pass
    

注解可选参数

使用 Optinal 可以注解可选参数,比如,注解名为 name 的可选参数:

from typing import Optional


def check(name: Optional[str]=None):
    pass

泛型

有的类型实在难以描述?没关系,可以使用 TypeVar 定义一个泛型,比如,要注解一个难以描述的类型(暂且称之为 Puzzle),那么可以这样定义它:

from typing import TypeVar

Puzzle = TypeVar('Puzzle')

然后就可以用它来注解了:

name: Puzzle = ...

Any

Typing.Any 可以表示任意类型,此外,未指定返回值与参数类型的函数,都隐式地默认使用 Any

类型别名

把类型赋给别名,就可以定义类型别名。比如:

Vector = list[float]

def scale(scalar: float, vector: Vector) -> Vector:
    return [scalar * num for num in vector]

参考

1. [typing --- 类型提示支持 — Python 3.10.1 文档] (https://docs.python.org/zh-cn/3/library/typing.html)

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