typing 模塊是 Python 提供的一個標準庫，主要用于為函數(shù)、變量和類定義類型提示（Type Hints），從而提高代碼的可讀性和類型安全性。雖然 Python 是動態(tài)類型語言，但通過 typing 模塊，開發(fā)者可以明確指定變量和函數(shù)的參數(shù)、返回值的類型，幫助 IDE 或靜態(tài)代碼分析工具提供更好的代碼提示和錯誤檢查。雖然 Python 本身不會強制執(zhí)行這些類型檢查，但借助 mypy 等工具，可以進行靜態(tài)類型分析，幫助發(fā)現(xiàn)潛在問題。

源碼位置：D:\Python310\Lib\typing.py

一.常見類型提示

1.List 和 Dict

用于表示列表和字典類型。

（1）List[type] 表示一個包含特定類型元素的列表。

（2）Dict[key_type, value_type] 表示鍵和值有特定類型的字典。

2.Tuple

表示一個包含特定類型的元組。Tuple[type1, type2] 表示一個包含兩個特定類型的元組。

3.Optional

表示變量可以是某種類型，也可以是 None。Optional[type] 等價于 Union[type, None]，表示某個值可以是 type 或 None。

4.Union

表示一個變量可以是多個類型之一。Union[type1, type2, ...] 表示變量可以是 type1、type2 等中的任意一種。

5.Any

表示可以是任意類型。Any 用于聲明一個變量可以是任意類型，不做類型檢查。

6.Callable

表示可調(diào)用的對象，如函數(shù)。Callable[[arg_type1, arg_type2], return_type] 用于表示一個函數(shù)，參數(shù)類型為 arg_type1、arg_type2，返回值類型為 return_type。

7.TypeVar

用于定義泛型。TypeVar 用于創(chuàng)建通用函數(shù)或類。

8.Literal

限制變量值為某些特定的值。

9.Set

表示一個包含特定類型元素的集合。比如 Set[str] 表示一個字符串集合。

10.FrozenSet

表示一個不可變的集合。比如 FrozenSet[int] 表示一個不可變的整數(shù)集合。

11.Generic

用于創(chuàng)建泛型類和泛型接口。比如 class MyList(Generic[T]) 表示一個泛型列表類，可以存儲類型 T 的元素。

12.Type

表示一個類型對象。比如 Type[str] 表示 str 類型。

二.常見用法

1.List|Dict|Tuple示例

from typing import List, Dict, Tuple
# 一個返回包含字符串的列表的函數(shù)
def get_names() -> List[str]:
    return ["Alice", "Bob", "Charlie"]
# 一個帶有字典類型提示的函數(shù)
def get_person_data() -> Dict[str, int]:
    return {"Alice": 30, "Bob": 25}
# 一個帶有元組類型提示的函數(shù)
def get_coordinates() -> Tuple[int, int]:
    return (10, 20)

• get_names()：返回一個 List[str]，即一個字符串列表。
• get_person_data()：返回一個 Dict[str, int]，表示字典的鍵是字符串，值是整數(shù)。
• get_coordinates()：返回一個 Tuple[int, int]，即一個包含兩個整數(shù)的元組。

2.Optional 示例

from typing import Optional
def find_user(user_id: int) -> Optional[str]:
    if user_id == 1:
        return "Alice"
    return None

find_user()：返回類型是 Optional[str]，表示可能返回字符串，或者返回 None。

3.Union 示例

from typing import Union
def process_input(data: Union[int, str]) -> str:
    if isinstance(data, int):
        return f"Received an integer: {data}"
    return f"Received a string: {data}"

process_input()：參數(shù)類型是 Union[int, str]，表示該函數(shù)接收整數(shù)或字符串兩種類型。

4.Callable 示例

from typing import Callable
# 定義一個函數(shù)接收另一個函數(shù)作為參數(shù)
def execute_task(task: Callable[[int, int], int], a: int, b: int) -> int:
    return task(a, b)
# 示例調(diào)用
def add(x: int, y: int) -> int:
    return x + y
result = execute_task(add, 3, 4)  # 返回 7

execute_task()：接收一個可調(diào)用對象（函數(shù)），該對象接收兩個整數(shù)并返回一個整數(shù)。

5.TypeVar 泛型示例

from typing import TypeVar, List
T = TypeVar('T')
def get_first_element(lst: List[T]) -> T:
    return lst[0]
# 使用時可以是不同的類型
print(get_first_element([1, 2, 3]))      # 返回 1
print(get_first_element(['a', 'b', 'c']))  # 返回 'a'

TypeVar：允許定義一個泛型函數(shù) get_first_element，它可以適用于任何類型的列表。

三.高級用法

1.Literal 示例

from typing import Literal
def set_mode(mode: Literal['read', 'write']) -> None:
    if mode == 'read':
        print("Setting mode to read")
    elif mode == 'write':
        print("Setting mode to write")
set_mode('read')   # 合法
set_mode('write')  # 合法
set_mode('delete') # 非法，會被靜態(tài)分析工具標記為錯誤

Literal：限制傳入的值必須是特定的字面值，在此例中只能是 'read' 或 'write'。

2.TypedDict示例

from typing import TypedDict
class User(TypedDict):
    name: str
    age: int
def get_user() -> User:
    return {"name": "Alice", "age": 30}

TypedDict：用于定義字典的具體結(jié)構(gòu)，使字典的鍵和值類型更加明確。

3.Protocol示例

用于定義接口協(xié)議，可以檢查對象是否實現(xiàn)了特定的方法和屬性。

from typing import Protocol
class Drawable(Protocol):
    def draw(self) -> None:
        ...

4.Final 示例

表示一個變量、方法或?qū)傩圆荒鼙恢貙懟蛐薷摹?/p>

from typing import Final
MAX_SIZE: Final = 100

5.ClassVar 示例

表示一個類變量，它不應(yīng)被視為實例變量的一部分。

from typing import ClassVar
class MyClass:
    class_var: ClassVar[int] = 42

6.NoReturn

表示函數(shù)不會返回任何值（通常用于函數(shù)拋出異常的情況）。

from typing import NoReturn
def terminate() -> NoReturn:
    raise SystemExit

參考文獻

[1] typing 對類型提示的支持：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/typing.html

[2] https://github.com/python/mypy

[3] https://www.mypy-lang.org/

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