python 通用类型提示 + 用户定义的容器 + 约束到实现 __add__ 方法的类型

Question

我想在 python 3.8 中实现一个 Liste 类，它具有头尾、car()、cdr() 和 nil 的 Lisp 方式。我想在 Liste 中定义一个接受 Type T 对象的泛型类型。

from __future__ import annotations
from typing import TypeVar, Callable, Generic

T = TypeVar('T')
class Liste(Generic[T]):

    def __init__(self, h: T, t: Liste[T]) -> None:
        self.head = h
        self.tail = t

    @staticmethod
    def nil() -> Liste[T]:
        return Liste(None, None)

    def est_vide(self) -> bool:
        return (self.head is None) and (self.tail is None)
    def cdr(self)->Liste[T]:
        if self.tail is None: return Liste.nil()
        else: return  self.tail

    def sum(self)->T:
        if self.est_vide():
            return 0
        else:
            return self.head + self.cdr().sum()

一直以来，我在类型提示方面度过了一段非常愉快的时光。但是mypy指出了4个错误

liste_sof.py:13: error: Argument 1 to "Liste" has incompatible type "None"; expected "T"
liste_sof.py:13: error: Argument 2 to "Liste" has incompatible type "None"; expected "Liste[T]"
liste_sof.py:23: error: Incompatible return value type (got "int", expected "T")
liste_sof.py:25: error: Unsupported left operand type for + ("T")
Found 4 errors in 1 file (checked 1 source file)

问题 1 是能够指定我期望实现 __add__ 方法的 T 对象。我不知道该怎么做。

问题2是处理我班级的特殊Liste.nil()空对象。

Answer 1

Mypy 抱怨是因为如果您希望 h 或 t 能够成为 None，则您需要使用 Optional，否则，您暗示 一切 必须是 @987654325 @，这不是通用的。

您可以使用带有Protocol 的结构类型来表达“有__add__”。

最后，没有干净的方法来获取“空对象”。对于内置类型，type(self)() 可能有效，但老实说，我只会强制 API 采用初始值。

from __future__ import annotations
from typing import TypeVar, Callable, Generic, Protocol, Optional


T = TypeVar('T')

class SupportsAdd(Protocol[T]):
    def __add__(self: T, other: T) -> T:
        ...

A = TypeVar('A', bound=SupportsAdd)

class Liste(Generic[A]):
    def __init__(self, h: Optional[A], t: Optional[Liste[A]]) -> None:
        self.head = h
        self.tail = t

    @staticmethod
    def nil() -> Liste[A]:
        return Liste(None, None)

    def est_vide(self) -> bool:
        return (self.head is None) and (self.tail is None)

    def cdr(self)->Liste[A]:
        if self.tail is None: return Liste.nil()
        else: return  self.tail

    def sum(self, init: A) -> A:
        if self.head is None or self.tail is None:
            return init
        else:
            return self.head + self.cdr().sum(init)

正如我在 cmets 中所说，这门课非常学术，您可能不应该实际使用它。这将是低效的。至少，您不应该对sum 使用递归。