一篇文章带你了解python中的typing模块和类型注解

function annotation 写法：

• 使用冒号 : 加类型代表参数类型
  • 默认值参数示例：b: int = 2
• 使用 -> 加类型代表返回值类型

python解释器运行时并不会检查类型，类型不对也不会抛异常，仅仅是注解而已。示例：

def plus(a: int, b: int = 2) -> int:
    return a + b

python 解析器并不会在意类型注解，严格来说这是不对的，Python 会把类型信息放在 __annotations__ 属性中：

>>> def foo(a: str):
...     print('hello', a)
...

>>> foo.__annotations__
{'a': str}

>>> class Bar:
...     a: str
...     b: int

>>> Bar.__annotations__
{'a': str, 'b': int}

typing模块

内置提供的类型：int 、str 、float，typing模块提供的类型：Dict 、List 、Tuble...

typing使用方括号 Dict[str, int] 而不是圆括号 Dict(str, int)

Dict

Dict[str, int]： 表示一个 keys 的类型为 str，values 的类型为 int 的字典，比如 {"a": 1, "b": 2}

from typing import Dict
Dict[str, Dict[str, List[str]]]如下：
{
    '原木镇': {
        '第一小学': ['张伟', '王伟', '王芳'],
        '第二小学': ['李伟', '李娜'],
    },
    '鸽子镇': {
        '高山中学': ['张敏', '李静'],
        '亿百中学': ['王静']
        '蟒蛇小学': ['刘伟', '王秀英']
    }
}

List

List[int] 表示由整型组成的列表，比如[0, 1, 1, 2, 3]

List[List[int]] = [[1, 2], [2, 3]]

Tuple

Tuple[int, float, str] is a tuple of an int, a float and a string.

person: Tuple[str, int, float] = ('Mike', 22, 1.75)

set/AbstractSet

根据官方文档，Set 推荐用于注解返回类型，AbstractSet 用于注解参数

def describe(s: AbstractSet[int]) -> Set[int]:
    return set(s)

Sequence

Sequence，是 collections.abc.Sequence 的泛型，在某些情况下，我们可能并不需要严格区分一个变量或参数到底是列表 list 类型还是元组 tuple 类型，我们可以使用一个更为泛化的类型，叫做 Sequence，其用法类似于 List

def square(elements: Sequence[float]) -> List[float]:
    return [x ** 2 for x in elements]

NoReturn

NoReturn，当一个方法没有返回结果时，为了注解它的返回类型，我们可以将其注解为NoReturn

def hello() -> NoReturn:
    print('hello')

Any

Any，可以代表所有类型，所有的无参数类型注解和返回类型注解的都会默认使用 Any 类型，以下两个函数等价：

def add(a):
    return a + 1

def add(a: Any) -> Any:
    return a + 1

TypeVar

TypeVar，自定义兼容特定类型的变量，比如有的变量声明为 int、float、None 都是符合要求的，实际就是代表任意的数字或者空内容都可以，其他的类型则不可以，比如列表 list、字典 dict 等等，像这样的情况，我们可以使用 TypeVar 来表示。

height = 1.75
Height = TypeVar('Height', int, float, None)
def get_height() -> Height:
    return height

NewType

newType，声明一些具有特殊含义的类型，像 Tuple 的例子一样，我们需要将它表示为 Person，即一个人的含义，但但从表面上声明为 Tuple 并不直观，所以我们可以使用 NewType 为其声明一个类型，如：

Person = NewType('Person', Tuple[str, int, float])
person = Person(('Mike', 22, 1.75))

实际上 person 就是一个 tuple 类型，我们可以对其像 tuple 一样正常操作。

Callable

Callable，可调用类型，通常用来注解一个方法， 在声明的时候需要使用 Callable[[Arg1Type, Arg2Type, ...], ReturnType] 这样的类型注解，将参数类型和返回值类型都要注解出来，例如：

def date(year: int, month: int, day: int) -> str:
    return f'{year}-{month}-{day}'

def get_date_fn() -> Callable[[int, int, int], str]:
    return date

-> Callable[[int, int, int], str]: 中括号内分别标记了返回的方法的参数类型和返回值类型。

Union

Union，联合类型，Union[X, Y] 代表要么是 X 类型，要么是 Y 类型。

Union[Union[int, str], float] == Union[int, str, float]
Union[int] == int
Union[int, str, int] == Union[int, str]
# 无参数顺序
Union[int, str] == Union[str, int]

在一些方法参数声明的时候比较有用，比如一个方法，要么传一个字符串表示的方法名，要么直接把方法传过来：

def process(fn: Union[str, Callable]):
    if isinstance(fn, str):
        # str2fn and process
        pass
    elif isinstance(fn, Callable):
        fn()

这样的声明在一些类库方法定义的时候十分常见。

Optional

Optional，意思是说这个参数可以为空或已经声明的类型，即 Optional[X] 等价于 Union[X, None]。

Optional 并不等价于可选参数，当它作为参数类型注解的时候，不代表这个参数可以不传递，而是说这个参数可以传None，不传也会报错。

当一个方法执行结果，如果执行完毕就不返回错误信息， 如果发生问题就返回错误信息，则可以这么声明：

def judge(result: bool) -> Optional[str]:
    if result: return 'Error Occurred'

Generator

Generator，想代表一个生成器类型，可以使用 Generator，它的声明比较特殊，其后的中括号紧跟着三个参数，分别代表 YieldType、SendType、ReturnType，如：

def echo_round() -> Generator[int, float, str]:
    sent = yield 0
    while sent >= 0:
        sent = yield round(sent)
    return 'Done'

在这里 yield 关键字后面紧跟的变量的类型就是 YieldType，yield 返回的结果的类型就是 SendType，最后生成器 return 的内容就是 ReturnType。

当然很多情况下，生成器往往只需要 yield 内容就够了，我们是不需要 SendType 和 ReturnType 的，可以将其设置为空，如：

def infinite_stream(start: int) -> Generator[int, None, None]:
    while True:
        yield start
        start += 1

总结