通用协议：mypy 错误：参数 1 具有不兼容的类型 ...；预期的

Question

我正在尝试实现一个通用协议。我的意图是拥有一个带有简单 getter 的 Widget[key_type, value_type] 协议。 Mypy 抱怨Protocol[K, T]，因此变成了Protocol[K_co, T_co]。我已经去除了所有其他限制，但我什至无法让最基本的情况widg0: Widget[Any, Any] = ActualWidget() 工作。 ActualWidget.get 应该与get(self, key: K) -> Any 完全兼容，这让我觉得我在某种程度上使用了泛型/协议错误，或者 mypy 无法处理。

来自 mypy 的命令/错误：

$ mypy cat_example.py
cat_example.py:34: error: Argument 1 to "takes_widget" has incompatible type "ActualWidget"; expected "Widget[Any, Any]"
cat_example.py:34: note: Following member(s) of "ActualWidget" have conflicts:
cat_example.py:34: note:     Expected:
cat_example.py:34: note:         def [K] get(self, key: K) -> Any
cat_example.py:34: note:     Got:
cat_example.py:34: note:         def get(self, key: str) -> Cat
Found 1 error in 1 file (checked 1 source file)

或者，如果我尝试使用 widg0: Widget[Any, Any] = ActualWidget() 强制分配：

error: Incompatible types in assignment (expression has type "ActualWidget", variable has type "Widget[Any, Any]")

完整代码：

from typing import Any, TypeVar
from typing_extensions import Protocol, runtime_checkable

K = TypeVar("K")  # ID/Key Type
T = TypeVar("T")  # General type
K_co = TypeVar("K_co", covariant=True)  # ID/Key Type or subclass
T_co = TypeVar("T_co", covariant=True)  # General type or subclass
K_contra = TypeVar("K_contra", contravariant=True)  # ID/Key Type or supertype
T_contra = TypeVar("T_contra", contravariant=True)  # General type or supertype

class Animal(object): ...

class Cat(Animal): ...


@runtime_checkable
class Widget(Protocol[K_co, T_co]):
    def get(self, key: K) -> T_co: ...

class ActualWidget(object):
    def get(self, key: str) -> Cat:
        return Cat()

def takes_widget(widg: Widget):
    return widg

if __name__ == '__main__':
    widg0 = ActualWidget()
    #widg0: Widget[str, Cat] = ActualWidget()
    #widg0: Widget[Any, Any] = ActualWidget()

    print(isinstance(widg0, Widget))
    print(isinstance({}, Widget))
    takes_widget(widg0)

Answer 1

把我在 cmets 里的东西放在这里。

要使您的问题的示例有效，您需要像这样使输入参数逆变和输出参数协变：

from typing import TypeVar
from typing_extensions import Protocol, runtime_checkable

T_co = TypeVar("T_co", covariant=True)  # General type or subclass
K_contra = TypeVar("K_contra", contravariant=True)  # ID/Key Type or supertype

class Animal: ...

class Cat(Animal): ...

@runtime_checkable
class Widget(Protocol[K_contra, T_co]):
    def get(self, key: K_contra) -> T_co: ...

class ActualWidget:
    def get(self, key: str) -> Cat:
        return Cat()

def takes_widget(widg: Widget):
    return widg

class StrSub(str):
    pass

if __name__ == '__main__':
    widget_0: Widget[str, Cat] = ActualWidget()
    widget_1: Widget[StrSub, Cat] = ActualWidget()
    widget_2: Widget[str, object] = ActualWidget()
    widget_3: Widget[StrSub, object] = ActualWidget()

    takes_widget(widget_0)
    takes_widget(widget_1)
    takes_widget(widget_2)
    takes_widget(widget_3)

ActualWidget()，它是一个Widget[str, Cat]，然后可分配给Widget[SubStr, object] 用于widget_3，这意味着Widget[str, Cat] 是Widget[SubStr, object] 的子类。

Widget[str, Cat] 可以采用所有 SubStrs 以及其他 str 子类型（sublcas 关系中的输入类型可能不太具体，因此是逆变的）并且可以具有至少为 object 的输出，并且具有str 属性（子类关系中的输出类型可以更具体，因此是协方差）。另见Wikipedia - Function Types，它正式化了这一观察：

例如，Animal -> Cat、Cat -> Cat 和 Animal -> Animal 类型的函数可以在任何需要 Cat -> Animal 的地方使用。

换句话说，→类型构造函数在参数（输入）类型中是逆变的，在返回（输出）类型中是协变的。