类中的类型提示[重复]

Question

class Node:
    def append_child(self, node: Node):
       if node != None:
        self.first_child = node
    self.child_nodes += [node]

node: Node 怎么办？因为当我运行它时，它会显示name 'Node' is not defined。

我应该只删除: Node 并在函数内进行实例检查吗？ 但是我怎么能访问node 的属性（我希望它是Node 类的实例）？

我不知道如何在 Python 中实现类型转换，顺便说一句。

Answer 1

类型检查中的“self”引用通常使用字符串来完成：

class Node:
    def append_child(self, node: 'Node'):
       if node != None:
        self.first_child = node
    self.child_nodes += [node]

这在 PEP-0484 的 "Forward references" 部分有所描述。

请注意，这不会进行任何类型检查或强制转换。这是一个类型提示，python（通常）完全忽略¹。但是，第三方工具（例如 mypy）使用类型提示对您的代码进行静态分析，并可能在运行前生成错误。

此外，从 python3.7 开始，您可以隐式使用 from __future__ import annotations 将模块内的所有类型提示转换为字符串（在 python4.0 中，这将是默认）。

^{1提示是可自省的——所以如果你真的想的话，你可以使用它们来构建某种运行时检查器，使用装饰器或类似的东西，但是python默认不这样做。}

Answer 2

Python 3.7 和 Python 4.03.10 以上

PEP 563 引入了延迟评估，以字符串形式存储在 __annotations__ 中。用户可以通过__future__ 指令启用此功能：

from __future__ import annotations

这样就可以写了：

class C:
    a: C
    def foo(self, b: C):
        ...

从 Python 3.10（计划于 2021 年 10 月 4 日发布）开始，此行为将是默认行为。

编辑 2020-11-15：最初宣布从 Python 4.0 开始强制使用，但现在出现 this will be default already in Python 3.10，即 expected 2021-10-04。这让我感到惊讶，因为它似乎违反了__future__ 中的承诺，即这种向后兼容性在 Python 4.0 之前不会被破坏。也许开发人员认为 3.10 是 4.0，或者他们改变了主意。另请参阅Why did __future__ MandatoryRelease for annotations change between 3.7 and 3.8?。

Answer 3

在 Python > 3.7 中，您可以使用 dataclass。也可以注解dataclass。

在这个特定的例子中，Node 引用了它自己，如果你运行它，你会得到

NameError: name 'Node' is not defined

要克服此错误，您必须包括：

from __future__ import annotations

它必须是模块中的第一行。在 Python 4.0 及更高版本中，您不必包含 annotations

from __future__ import annotations
from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Node:
    value: int
    left: Node
    right: Node

    @property
    def is_leaf(self) -> bool:
        """Check if node is a leaf"""
        return not self.left and not self.right

例子：

node5 = Node(5, None, None)
node25 = Node(25, None, None)
node40 = Node(40, None, None)
node10 = Node(10, None, None)

# balanced tree
node30 = Node(30, node25, node40)
root = Node(20, node10, node30)

# unbalanced tree
node30 = Node(30, node5, node40)
root = Node(20, node10, node30)

Answer 4

如果您只想知道问题的答案，请阅读mgilson's answer。

mgilson 的回答很好地解释了您应该如何解决 Python 的这一限制。但我认为了解为什么这不起作用也很重要，所以我将提供这个解释。

Python 与其他语言略有不同。在 Python 中，真的没有“声明”这样的东西。就 Python 而言，代码就是代码。当你导入一个模块时，Python 会创建一个新的命名空间（全局变量可以存在的地方），然后从上到下执行模块的每一行。 def foo(args): code 只是一个复合语句，它将一堆源代码捆绑到一个函数中，并将该函数绑定到名称 foo。同样，class Bar(bases): code 创建一个类，立即执行所有代码（在一个单独的命名空间中，该命名空间包含可能由代码创建的任何类级变量，特别是包括使用 def 创建的方法)，然后将该类绑定到名称Bar。它必须立即执行代码，因为所有方法都需要立即创建。因为代码在名称绑定之前执行，所以您不能引用代码顶层的类。但是，在方法中引用类是完全可以的，因为该代码在方法被调用之前不会运行。

(你可能想知道为什么我们不能先绑定名称然后执行代码。事实证明，由于 Python 实现类的方式，你必须先知道哪些方法存在，然后才能甚至创建类对象。可以创建一个空类，然后通过属性分配一次将所有方法绑定到它（实际上，您可以手动执行此操作，通过编写 class Bar: pass 然后执行 @ 987654328@ 等），但这会导致实现更复杂，并且更难以概念化，因此 Python 不会这样做。）

用代码总结一下：

class C:
    C  # NameError: C doesn't exist yet.
    def method(self):
        return C  # This is fine.  By the time the method gets called, C will exist.
C  # This is fine; the class has been created by the time we hit this line.