用于相同通用函数签名的 Python 类型注释

Question

typing.Callable有两个“参数”：参数类型和返回类型。对于任意参数，参数类型应该是...，或者是显式类型列表（例如，[str, str, int]）。

有没有一种方法可以表示Callable具有完全相同（尽管是任意的）泛型签名的 s？

例如，假设我想要一个接受函数并返回具有相同签名的函数的函数，如果我预先知道函数签名，我可以这样做：

def fn_combinator(*fn:Callable[[Some, Argument, Types], ReturnType]) -> Callable[[Some, Argument, Types], ReturnType]:
    ...

但是，我不预先知道参数类型，并且我希望我的组合器具有适当的通用性。我曾希望这会起作用：

ArgT = TypeVar("ArgT")
RetT = TypeVar("RetT")
FunT = Callable[ArgT, RetT]

def fn_combinator(*fn:FunT) -> FunT:
    ...

然而，解析器（至少在 Python 3.7 中）不喜欢ArgT放在第一个位置。Callable[..., RetT]我能做的就是最好的吗？

Answer 1

Python 3.10 之前

如果您根本不需要更改函数签名，则应该定义FuncT为TypeVar：

FuncT = TypeVar("FuncT", bound=Callable[..., object])

def fn_combinator(*fn: FuncT) -> FuncT:
    ...

有没有一种方法可以表示具有完全相同（尽管是任意的）泛型签名的可调用对象？

与类型别名（例如FuncT = Callable[..., RetT]：）不同，TypeVar它允许类型检查器推断参数和返回值之间的依赖关系，确保函数签名完全相同。

然而，这种方法是完全有限的。使用FuncT使得很难正确键入返回的函数（请参阅此 mypy 问题）。

def fn_combinator(*fn: FuncT) -> FuncT:
    def combined_fn(*args: Any, **kwargs: Any) -> Any:
        ...

    # return combined_fn  # Won't work. `combined_fn` is not guaranteed to be `FuncT`
    return cast(FuncT, combined_fn)

由于PEP 484Callable中引入的限制，这是我们从 Python 3.7 开始能做的最好的事情。

...只有参数参数列表（[A，B，C]）或省略号（表示“未定义的参数”）可以作为 Typing.Callable 的第一个“参数”。--- PEP 612

Python 3.10+

幸运的是，可调用对象的类型注释在 Python 3.10 中变得更加灵活typing.ParamSpec（所谓的“参数规范变量”），并在PEP 612typing.Concatenate中提出。这扩展到支持注释更复杂的可调用对象。Callable

这意味着您将能够执行以下操作：

P = ParamSpec("P")
RetT = TypeVar("RetT")

def fn_combinator(*fn: Callable[P, RetT]) -> Callable[P, RetT]:
    ...

它还允许我们对返回的可调用对象进行完全类型检查，而无需使用cast：

def fn_combinator(*fn: Callable[P, RetT]) -> Callable[P, RetT]:
    def combined_fn(*args: P.args, **kwargs: P.kwargs) -> RetT:
        ...

    return combined_fn

请参阅此处的发行说明。