如何在 Python 3.6 中将 ForwardRef 作为 args 传递给 TypeVar？

Question

我正在开发一个当前支持 Python 3.6+ 的库，但在 Python 3.6 的 typing 模块中如何定义前向引用时遇到了一些麻烦。我在本地 Windows 机器上设置了pyenv，以便我可以轻松地在不同的 Python 版本之间切换以进行本地测试，因为我的系统解释器默认为 Python 3.9。

这里的用例本质上是我试图用有效的前向引用类型定义一个TypeVar，然后我可以将其用于类型注释目的。当我在 3.7+ 上并直接从 typing 模块导入 ForwardRef 时，我已经确认以下代码运行没有问题，但是我无法在 Python 3.6 上得到它，因为我注意到由于某种原因，前向引用不能用作TypeVar 的参数。我也尝试将 forward ref 类型作为参数传递给 Union ，但我遇到了类似的问题。

这里是TypeVar 的导入和定义，我正在尝试在 python 3.6.0 以及更新的版本（如 3.6.8）上工作 - 我确实注意到我在次要版本之间遇到了不同的错误：

from typing import _ForwardRef as PyForwardRef, TypeVar


# Errors on PY 3.6:
#   3.6.2+ -> AttributeError: type object '_ForwardRef' has no attribute '_gorg'
#   3.6.2 or earlier -> AssertionError: assert isinstance(a, GenericMeta)
FREF = TypeVar('FREF', str, PyForwardRef)

这是我已经能够测试出来的示例用法，它似乎可以按预期对 Python 3.7+ 进行类型检查：

class MyClass: ...


def my_func(typ: FREF):
    pass


# Type checks
my_func('testing')
my_func(PyForwardRef('MyClass'))

# Does not type check
my_func(23)
my_func(MyClass)

到目前为止我做了什么

这是我目前用来支持 Python 3.6 的解决方法。这并不漂亮，但似乎至少可以让代码运行而没有任何错误。然而，这似乎并没有按预期进行类型检查 - 至少在 Pycharm 中没有。

import typing

# This is needed to avoid an`AttributeError` when using PyForwardRef
# as an argument to `TypeVar`, as we do below.
if hasattr(typing, '_gorg'):  # Python 3.6.2 or lower
    _gorg = typing._gorg
    typing._gorg = lambda a: None if a is PyForwardRef else _gorg(a)
else:  # Python 3.6.3+
    PyForwardRef._gorg = None

想知道我是否走在正确的轨道上，或者是否有更简单的解决方案可用于支持 ForwardRef 类型作为 Python 3.6 中 TypeVar 或 Union 的参数。

Answer 1

显而易见，这里的问题似乎是由于 Python 3.6 和 Python 3.7 之间的 typing 模块发生了一些变化。

---

在 Python 3.6 和 Python 3.7 中：

• 在允许实例化 TypeVar 之前，使用 typing._type_check function（链接到 GitHub 上源代码的 3.6 分支）对 TypeVar are checked 的所有约束。

  
  

  TypeVar.__init__ 在 3.6 分支中看起来像这样：

  class TypeVar(_TypingBase, _root=True):
  
      # <-- several lines skipped -->
  
      def __init__(self, name, *constraints, bound=None,
               covariant=False, contravariant=False):
  
          # <-- several lines skipped -->
  
          if constraints and bound is not None:
              raise TypeError("Constraints cannot be combined with bound=...")
          if constraints and len(constraints) == 1:
              raise TypeError("A single constraint is not allowed")
          msg = "TypeVar(name, constraint, ...): constraints must be types."
          self.__constraints__ = tuple(_type_check(t, msg) for t in constraints)
  
          # etc.
  

在 Python 3.6 中：

• 有a class called _ForwardRef。该类的名称带有前导下划线，以警告用户这是模块的实现细节，因此该类的 API 可能会在 Python 版本之间发生意外更改。
• 似乎typing._type_check did not account 可能会传递给它_ForwardRef，因此出现了奇怪的AttributeError: type object '_ForwardRef' has no attribute '_gorg' 错误消息。我假设没有考虑到这种可能性，因为假设用户知道不使用标记为实现细节的类。

在 Python 3.7 中：

• _ForwardRefhas been replaced和a ForwardRef class：这个类不再是一个实现细节；它现在是模块公共 API 的一部分。

• typing._type_check 现在是explicitly accounts，因为ForwardRef 可能会被传递给它：

  def _type_check(arg, msg, is_argument=True):
      """Check that the argument is a type, and return it (internal helper).
      As a special case, accept None and return type(None) instead. Also wrap strings
      into ForwardRef instances. Consider several corner cases, for example plain
      special forms like Union are not valid, while Union[int, str] is OK, etc.
      The msg argument is a human-readable error message, e.g::
          "Union[arg, ...]: arg should be a type."
      We append the repr() of the actual value (truncated to 100 chars).
      """
  
      # <-- several lines skipped -->
  
      if isinstance(arg, (type, TypeVar, ForwardRef)):
          return arg
  
      # etc.
  

解决方案

考虑到 Python 3.6 现在有点老了，我很想争辩说，在这一点上支持 Python 3.6 真的不值得，从 2021 年 12 月起将是officially unsupported。但是，如果你确实想要为了继续支持 Python 3.6，一个稍微干净的解决方案可能是猴子补丁 typing._type_check 而不是猴子补丁 _ForwardRef。 （我所说的“更清洁”是指“更接近于解决问题的根源，而不是问题的症状”——它显然不如您现有的解决方案简洁。）

import sys 
from typing import TypeVar

if sys.version_info < (3, 7):
    import typing
    from typing import _ForwardRef as PyForwardRef
    from functools import wraps

    _old_type_check = typing._type_check

    @wraps(_old_type_check)
    def _new_type_check(arg, message):
        if arg is PyForwardRef:
            return arg
        return _old_type_check(arg, message)

    typing._type_check = _new_type_check
    # ensure the global namespace is the same for users
    # regardless of the version of Python they're using
    del _old_type_check, _new_type_check, typing, wraps
else:
    from typing import ForwardRef as PyForwardRef

然而，虽然这种东西作为运行时解决方案工作得很好，但老实说，我不知道是否有办法让类型检查器对这种猴子补丁感到满意。 Pycharm、MyPy 等当然不会期望你做这样的事情，而且他们可能支持TypeVars 硬编码每个版本的 Python。