Python：如何覆盖子类中实例属性的类型提示？

Question

在深入研究之前，我的问题是：如何在子类中使用类型提示来指定实例属性的不同类型？

如果您不清楚这意味着什么，请阅读下文，我已在其中起草了一个示例来澄清问题。

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完整说明

我有一个抽象类 Foo，以及一个名为 SubclassOfFoo 的 Foo 的子类。

Foo 有一个抽象方法get_something，它返回一个Something 类型的对象。

Something 有一个名为SubclassOfSomething 的子类。 SubclassOfSomething 有一个额外的方法something_special。

SubclassOfFoo 覆盖 get_something 以返回 SubclassOfSomething 类型的对象。然后，SubclassOfFoo 尝试使用SubclassOfSomething 的方法something_special。

但是，目前我的 PyCharm 的检查报告为 Unresolved attribute reference 'something_special' for class 'Something'。我正在尝试找出解决此问题的正确方法。

这一切都非常令人困惑，所以我编写了一个很好的小代码 sn-p 来帮助这里：

from abc import ABC, abstractmethod


class Something:
    def __init__(self):
        self.attr = 0


class SubclassOfSomething(Something):
    def __init__(self):
        Something.__init__(self)

    def something_special(self):
        self.attr = 1


class Foo(ABC):
    def __init__(self):
        self.my_class = self.get_something()

    @abstractmethod
    def get_something(self) -> Something:
        pass


class SubclassOfFoo(Foo):
    def __init__(self):
        Foo.__init__(self)

    def get_something(self) -> SubclassOfSomething:
        return SubclassOfSomething()

    def do_something_special(self):
        self.my_class.something_special()

基本上，为了让一切顺利进行，我可以做以下几件事之一：

1. 删除get_something 在Foo 内返回的类型提示
2. 在SubclassOfFoo 中为self.my_class 使用类型提示来清除问题
3. 使用泛型？

选项 1. 是我想要避免的

选项 2. 还不错，但我想不通

选项 3. 也是一个选项。

我也愿意接受其他选择，因为我确信有更好的方法。

您能帮我找出正确的处理方法吗？

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我的尝试

为了模拟选项 2，我尝试使用 typing.Type，如下所示：Subclass in type hinting

但是，这对我不起作用。

Answer 1

您也可以在Something 上提供something_special 方法，并引发NotImplementedError

class Something:
    def __init__(self):
        self.attr = 0

    def something_special(self):
        raise NotImplementedError()

这解决了您的类型提示问题，尽管在功能上它会在同一点引发异常（如果您设法以某种方式获得Something 并尝试调用something_special，则将是NotImplementedError 而不是@987654328 @)。

也许在某些情况下，您可能只想使用pass，具体取决于something_special 的实际含义。

class Something:
    def __init__(self):
        self.attr = 0

    def validate(self):
        # doesn't want to perform validation
        pass


class SubclassOfSomething(Something):
    def __init__(self):
        Something.__init__(self)

    def validate(self):
        if self.attr < 0:
            raise ValueError()

重要的基础是确保您的类层次结构符合公共接口 - 子类上的公共方法而不是父类上的公共方法违背了这一点，并减少了类层次结构中对象的多态性。

Answer 2

您可以在类定义的开头给出my_class 属性的类型提示：

class SubclassOfFoo(Foo):
    my_class: SubclassOfSomething  # <- here

    def get_something(self) -> SubclassOfSomething:
        return SubclassOfSomething()

    def do_something_special(self):
        self.my_class.something_special()

之后，PyCharm 检查没有警告Unresolved attribute reference 'something_special' for class 'Something'，因为现在已知my_class 是SubclassOfSomething 而不是Something。

Answer 3

使用泛型：

from abc import ABC, abstractmethod
from typing import Generic, TypeVar


SomethingT = TypeVar('SomethingT', bound='Something')


...


class Foo(ABC, Generic[SomethingT]):
    my_class: SomethingT

    def __init__(self):
        self.my_class = self.get_something()

    @abstractmethod
    def get_something(self) -> SomethingT:
        pass


class SubclassOfFoo(Foo[SubclassOfSomething]):
    def __init__(self):
        super().__init__()

    def get_something(self) -> SubclassOfSomething:
        return SubclassOfSomething()

    def do_something_special(self):
        # inferred type of `self.my_class` will be `SubclassOfSomething`
        self.my_class.something_special()