实例化作为 TypeVar 的类型

Question

作为一名 C++ 程序员，以下代码对我来说似乎很自然，但它不会运行：

from typing import TypeVar, Generic, List, NewType

TPopMember = TypeVar('TPopMember')
Population = NewType('Population', List[TPopMember])
class EvolutionaryAlgorithm(Generic[TPopMember]):
    def __init__(self, populationSize: int) -> None:
        # The following raises TypeError: 'TypeVar' object is not callable
        self.__population = Population([TPopMember() for _ in range(populationSize)])

显然 Python 无法实例化实际上是 TypeVar 的类（TPopMember）。我只是想创建一个带有几个默认初始化的列表（人口）（你在 Python 中怎么说？）TPopMembers。我该怎么办？

我正在使用 Python 3.7.2。

Answer 1

你没有意识到类型提示是一个提示。换句话说，根本不认为它是一种类型。你不能实例化它们。

我从您的评论中了解到，您的意图是做 C++ 模板允许您做的事情。所以这是我实现这一目标的方法：

from typing import TypeVar, Generic, List, NewType, Type
import random

class PopMember:
    def __init__(self):
        self.x = random.randint(0, 100)
    def __repr__(self):
        return "Pop({})".format(self.x)

TPopMember = TypeVar("TPopMember")
Population = NewType('Population', List[TPopMember])

class EvolutionaryAlgorithm(Generic[TPopMember]):
    def __init__(self, member_class: Type[TPopMember], populationSize: int) -> None:
        self.__population = Population([member_class() for _ in range(populationSize)])
    def __repr__(self):
        return "EA({})".format(self.__population)

x = EvolutionaryAlgorithm(PopMember, 5)
print(x)

输出：

EA([Pop(49), Pop(94), Pop(24), Pop(73), Pop(66)])

您必须了解的是，如果您从Generic[T] 派生一个类，则需要在创建类时使用T 一些方法。在我的示例中，我 创建了一个虚拟对象并解析其类并启动它。通常我不会这样写，我可以直接抛出一个类作为参数 将一个类传递给构造函数以请求生成这种特定类型的项目，因为类本身与它的实例不同，是也是一个 Python 对象。 （感谢 chepner 的建议）

Answer 2

您可以执行以下操作：

from typing import TypeVar, Generic, List, NewType
import random

class PopMember:
    def __init__(self):
        self.x = random.randint(0, 100)
    def __repr__(self):
        return "Pop({})".format(self.x)

TPopMember = TypeVar('TPopMember')
Population = NewType('Population', List[TPopMember])
class EvolutionaryAlgorithm(Generic[TPopMember]):
    def __init__(self, populationSize: int) -> None:
        obj = self.__orig_class__.__args__[0]
        self.__population = Population([obj() for _ in  range(populationSize)])

    @property
    def population(self):
        return self.__population

evolution = EvolutionaryAlgorithm[PopMember](100)
print(evolution.population)

可以在此处的实例中找到用于定义 Generic 类的类型：self.__orig_class__.__args__[0]。

对于类方法只需使用这个 -> cls.__args__[0]

Answer 3

在序列化类（即使用pickle）时，还有另一种避免问题的可能性。

您可以执行以下操作，而不是使用 Generic：

from typing import Callable, Any
import random
from enum import Enum
from functools import wraps

class PopMember:
    def __init__(self):
        self.x = random.randint(0, 100)
    def __repr__(self):
        return "Pop({})".format(self.x)

class PapMember:
    def __init__(self):
        self.x = random.randint(0, 200)
    def __repr__(self):
        return "Pop({})".format(self.x)


def check_type(func: Callable) -> Callable:
    """Decorator to check that the child class has defined the POINT_TYPE member attribute."""
    @wraps(func)
    def wrapper(obj, *args, **kwargs) -> Any:
        if not hasattr(obj, 'T'):
            raise NotImplementedError(
                "You can not instantiate an abstract class.")
        return func(obj, *args, **kwargs)
    return wrapper

class EvolutionaryAlgorithm:
    @check_type
    def __init__(self, populationSize: int) -> None:
        self.__population = [self.T() for _ in  range(populationSize)]

    @classmethod
    @check_type
    def create(cls, populationSize: int):
        """Example of classmethod."""
        # You can use T as cls.T
        return cls(populationSize=populationSize)

    @property
    def population(self):
        return self.__population

class EvolutionaryAlgorithmPopMember(EvolutionaryAlgorithm):
    T = PopMember

class EvolutionaryAlgorithmPapMember(EvolutionaryAlgorithm):
    T = PapMember

class EvolutionaryAlgorithmFactory(Enum):
    POP_MEMBER = EvolutionaryAlgorithmPopMember
    PAP_MEMBER = EvolutionaryAlgorithmPapMember

    def __call__(self, *args, **kwargs) -> Any:
        return self.value(*args, **kwargs)

    def __str__(self) -> str:
        return self.name


evolution = EvolutionaryAlgorithmFactory.POP_MEMBER(100)
print(evolution.population)

这将避免很多问题，而不是破解 python 内部。

这里的主要优点是您可以重用类方法函数。