Mypy：寻找平均函数的完美签名

Question

我正在尝试为以下函数（Python 3.6，mypy 0.521）提出完美的函数签名：

def avg(xs):
    it = iter(xs)
    try:
        s = next(it)
        i = 1
    except StopIteration:
        raise ValueError("Cannot average empty sequence")
    for x in it:
        s += x
        i += 1
    return s / i

这段代码的好处是它可以与int、float、complex 的可迭代对象一起工作，并为datetime.timedelta 生成正确的结果。尝试添加签名时会出现问题。我尝试了以下方法：

def avg(xs: t.Iterable[t.Any]) -> t.Any: ...

但是现在，调用者需要转换结果。

def avg(xs: t.Iterable[T]) -> T: ...

这会失败，因为T 不支持加法或除法。

N = TypeVar("N", int, float, complex, datetime.timedelta)
def avg(xs: t.Iterable[N]) -> N: ...

因为int / int 是float 而失败；使用// 会为几乎所有其他事情提供错误的结果。也很烂，因为代码应该适用于其他类型，只要支持加法和除法。

N = TypeVar("N", float, complex, datetime.timedelta)
def avg(xs: t.Iterable[N]) -> N: ...

这几乎是完美的，但同样，如果有人后来决定向它扔四元数，mypy 会抱怨。

...然后我也尝试了 abc 和 typing.overload 的一些东西，但这让我无处可去。

mypy --strict 下最优雅的解决方案是什么？

Answer 1

因此，不幸的是，Python/PEP 484 中的数字系统目前有点混乱。

从技术上讲，我们有一个"numeric tower"，它应该代表一组 ABC，Python 中的所有“类似数字”的实体都应该遵守。

此外，Python 中的许多内置类型（例如 int、float、complex 和 timedelta）在 typeshed 中不会从这些 ABC 继承——这意味着这些 ABC基本上无法使用（除非您定义了显式继承自这些 ABC 的自定义类型）。

更复杂的问题是，numbers module is largely dynamically typed in typeshed -- 大约一年前，我尝试修复 numbers 模块，我记得当时的 mypy 还不够强大，无法准确输入数字塔。

这种情况今天可能会得到解决，但这或多或少都没有实际意义，因为 mypy 最近实现了对协议的实验性支持（例如结构类型）！事实证明，这正是我们解决您的问题并最终修复数字塔所需要的（一旦将协议添加到 PEP 484 和打字模块）。

现在，你需要做的是：

1. 安装typing_extensions 模块(python3 -m pip install typing_extensions)
2. 从 Github 安装最新版本的 mypy（运行 python3 -m pip install -U git+git://github.com/python/mypy.git）

然后我们可以为“支持加法或除法”类型定义一个协议，如下所示：

from datetime import timedelta

from typing import TypeVar, Iterable
from typing_extensions import Protocol

T = TypeVar('T')
S = TypeVar('S', covariant=True)

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

    def __truediv__(self, other: int) -> S: ...

def avg(xs: Iterable[SupportsAddAndDivide[S]]) -> S:
    it = iter(xs)
    try:
        s = next(it)
        i = 1
    except StopIteration:
        raise ValueError("Cannot average empty sequence")
    for x in it:
        s += x
        i += 1
    return s / i

reveal_type(avg([1, 2, 3]))
reveal_type(avg([3.24, 4.22, 5.33]))
reveal_type(avg([3 + 2j, 3j]))
reveal_type(avg([timedelta(1), timedelta(2), timedelta(3)]))

使用 mypy 运行它会根据需要产生以下输出：

test.py:27: error: Revealed type is 'builtins.float*'
test.py:28: error: Revealed type is 'builtins.float*'
test.py:29: error: Revealed type is 'builtins.complex*'
test.py:30: error: Revealed type is 'datetime.timedelta*'