是否可以在 Python 中将通用 C[T] 静态类型为 T ？答案

【问题标题】：Is it possible to statically type a generic C[T] as T in Python?是否可以在 Python 中将通用 C[T] 静态类型为 T ？
【发布时间】：2021-06-09 14:42:15
【问题描述】：

我正在使用 SQLite，其中类型提示仍然远非完美，我最终得到了一个我认为我想做的 MCVE，它可能与静态类型的 ABC 相关。

例子：

T = TypeVar('T')


class ColumnarValue(Generic[T]):
    pass


def test1(guard: ColumnarValue[str]): ...
def test2(guard: ColumnarValue[int]): ...

# These should work
test1("Hello")
test2(42)

# These should be type errors
test1(42)
test2("Hello")

# Or, likewise:
test_assignment_1: ColumnarValue[str] = "this line should typecheck"
test_assignment_2: ColumnarValue[int] = "this line should NOT typecheck"

我尝试使用 ABC，但由于它们似乎使用 ABC.register() 进行注册，因此类型检查器不知道我在说什么。

我也尝试过通用协议，但我必须设计一个协议来保护每种类型 T 所期望的功能。

我正在使用 Pyright/Pylance 对此进行测试，但如果这是问题的一部分，则可以考虑替代方案。

我还发现了https://github.com/antonagestam/phantom-types，根据文档，“不会增加任何处理或内存开销”。这并不完全正确，因为它们在运行时通过 .parse 和 __instancecheck__ 协议（虽然它们在技术上不会创建任何新对象，但它们确实在堆栈帧中有一些开销）。

唉，这不是一个静态检查器，虽然那里的解决方案似乎使用assert isinstance("hello", MyStr) 来确保类型检查器可以在该行之后满足此类保证（这至少在 mypy 和 pylance 中有效），但它不会使用assert isinstance("hello", MyInt) 触发任何类型检查时错误。代码会在运行时使断言失败。

最终，我希望能够拥有一个 T 类型，我可以将其称为 C[T]，这样当我在模型中声明 col_name = Column(String, ...) 时，我就可以 col_name = "value" 或它的一些变体这是静态检查的。

这可能吗，如果是，魔法在哪里？

【问题讨论】：

标签： python mypy python-typing pylance pyright

【解决方案1】：

如果您最终要将这些列放入模型类中，您可以使用 descriptors（例如 property 装饰器在后台使用的，如果您熟悉的话）。

粗略的草图：

from typing import TypeVar, Generic, Any

T = TypeVar("T")


class ColumnarValue(Generic[T]):
    def __get__(self, instance: object, owner: Any) -> T:
        ...

    def __set__(self, instance: object, value: T) -> None:
        ...


class Model:
    some_str_column: ColumnarValue[str]
    some_int_column: ColumnarValue[int]


m = Model()
m.some_str_column = "this line typechecks"
m.some_int_column = "this line does NOT typecheck"

还可以看看 sqlalchemy 如何处理所有这些here。特别是 Mapped 类，其实际类型定义为 here。

【讨论】：