为什么在 Pycharm 中连接混合类型列表时会收到警告？

Question

在 Pycharm 中，以下代码会产生警告：

from typing import List

list1: List[int] = [1, 2, 3]
list2: List[str] = ["1", "2", "3"]
list3: List[object] = list1 + list2
#                             ↳ Expected type List[int] (matched generic type List[_T]),
#                               got List[str] instead.

为什么？我不应该连接两个混合的暗示类型列表吗？

Answer 1

根据 cmets 的要求，以下是类型检查器不允许这样做的一些原因。

第一个原因有些平淡：list.__add__ 的类型签名根本不允许传入包含相同类型的列表以外的任何内容：

_T = TypeVar('_T')

# ...snip...

class list(MutableSequence[_T], Generic[_T]):

    # ...snip...

    def __add__(self, x: List[_T]) -> List[_T]: ...

支持 PEP 484 的 Pycharm（部分）使用来自 Typeshed 的数据。

我们有可能以某种方式扩展这种类型签名（例如，重载它以接受List[_S] 并在这种情况下返回List[Union[_T, _S]]），但我认为没有人会费心去研究这个的可行性方法：这种事情在实践中并没有太大用处，对于那些想要严格同质列表或想要子类化它们的人来说，生活变得更加困难，并且可能会破坏大量依赖于当前类型签名。

这种类型签名也可能反映了在 PEP 484 的初始设计期间做出的更广泛选择，即假设列表始终是同质的——始终包含相同类型的值。

严格来说，PEP 484 的设计者不需要做出这个选择：他们可能需要类型检查器来与它进行特殊情况交互，就像我们目前对元组所做的那样。但我认为，不这样做总体上更简单。 （也可以说是更好的风格，但无论如何。）

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第二个原因与 PEP 484 类型系统的基本限制有关：无法声明某些函数或方法不修改状态。

基本上，只有当lst1.__add__(lst2) 保证不会改变任何一个操作数时，您想要的行为才是安全的。但是实际上并没有办法保证这一点——如果lst1 是一些奇怪的列表子类，它会将lst2 中的项目复制到它自己呢？然后暂时将lst1 的类型从SomeListSubtype[int] 放宽到SomeListSubtype[object] 是不安全的：在添加/注入来自lst2 的字符串后，lst1 将不再只包含整数。

当然，实际上编写这样的子类也是不好的做法，但是类型检查器并没有假设用户在不强制执行时会遵循最佳做法：类型检查器、编译器和类似工具从根本上来说是保守的野兽。

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最后，值得注意的是，这些问题都不是本质上无法克服的。类型检查器实现者可以做几件事，例如：

1. 修改 list 的类型签名（并确保它不会破坏任何现有代码）
2. 引入某种方式来声明一个方法是纯的——没有突变。基本上，概括PEP 591 背后的想法也适用于函数。 （但这需要编写 PEP、修改 typeshed 以使用新的类型构造、做大量仔细的设计和实现工作......）
3. 当我们确定这两个变量不是列表的子类时，这种交互可能是特殊情况。 （但实际上，我们肯定知道这一点的次数非常有限。）

...等等。

但所有这些事情都需要时间和精力来完成：这是一个优先级问题。 PyCharm（和 mypy 等）的问题跟踪器很长，并且不乏其他需要解决的错误/功能请求。

Answer 2

就像 Pycharm 所说的那样，这只是一个警告，您可以连接不同的对象或列表，但这被认为是一种不好的做法。