用于限制对象中属性类型的函数（Python、mypy）

Question

示例设置：

from typing import Optional


class A(object):
    def __init__(self):
        self.a: Optional[int] = None
        
    def check_a(self) -> bool:
        return self.a is not None
        
a = A()
if a.check_a():
    print(a.a + 1)  # error: Unsupported operand types for + ("None" and "int")

check_a 方法检查a 是什么类型的变量，但mypy 没有看到这一点并写入错误。 TypeGuard 不会有帮助，因为它可以创建一个检查类型的函数，而不是一个检查对象变量类型的函数

是否有可能以某种方式让 mypy 注意到这一点，以便使用该函数检查变量 self.a 的类型，而无需在检查中明确引用它？ （使用if a.a_check 而不是if a.a is not None）？

Answer 1

使用the new TypeGuard feature 可以通过两种方式完成此操作，在 Python 3.10 中可以从 typing 导入，在早期 Python 版本中可以从 the PyPI typing_extensions package 获得。请注意，typing_extensions 已经是 Mypy 的依赖项，因此如果您使用的是 Mypy，您可能已经拥有它。

第一个选项是将您的check_a 方法更改为staticmethod，它接受一个可能是int 或None 的变量作为输入，并验证它是否是int。 （抱歉，我已经更改了一些变量的名称，因为我发现有一个类 A 也有一个 a 属性非常令人困惑。）

from typing import TypeGuard, Optional

class Foo1:
    def __init__(self, bar: Optional[int] = None) -> None:
        self.bar = bar
    
    @staticmethod
    def check_bar(bar: Optional[int]) -> TypeGuard[int]:
        return bar is not None
        

f1 = Foo1()
if f1.check_bar(f1.bar):
    print(f1.bar + 1)

第二个选项是使用structural subtyping 断言Foo 类（或您的原始问题中的A 类）的实例在某个时间点具有某些属性。这需要更改测试方法，使其变为classmethod，并且设置起来稍微复杂一些，但一旦设置好，就会进行更好的检查。

from typing import TypeGuard, Optional, Protocol, TypeVar

class HasIntBar(Protocol):
    bar: int


F = TypeVar('F', bound='Foo2')


class Foo2:
    def __init__(self, bar: Optional[int] = None) -> None:
        self.bar = bar
    
    @classmethod
    def check_bar(cls: type[F], instance: F) -> TypeGuard[HasIntBar]:
        return instance.bar is not None
        

f2 = Foo2()
if Foo2.check_bar(f2): # could also write this as `if f2.check_bar(f2)`
    print(f2.bar + 1)

您可以在 Mypy Playground here 上尝试这两个选项。

Answer 2

问题在于，就类型检查器而言，您的bool 没有说明您的.a 的类型。例如，你可以写

class A:
    ...

    def check_a(self) -> bool:
        return True

但是，您可能知道，mypy 可以在 if x is not None: 中排除 None。您的问题是您在函数定义和调用站点之间拆分了 if x is not None:，因此 mypy 无法使用它来推断值不是 None。

解决此问题的方法是将要执行的操作传递给A，在这种情况下，您会得到类似于其他语言中称为foreach 的内容。在Optional 的上下文中（并且A 是一个可变Optional 的包装器），这可以将函数应用于值如果它们存在。

class A:
    ...

    def foreach(self, f: Callable[[int], None]) -> None:
        if self.a is not None:
            f(self.a)

a = A()
a.foreach(lambda x: print(x + 1))

注意我这里没有check_a。