如何在协议上定义具有协变返回类型的可调用属性？答案

【问题标题】：How to define callable attribute with covariant return type on protocol?如何在协议上定义具有协变返回类型的可调用属性？
【发布时间】：2021-07-30 15:55:47
【问题描述】：

通常可以理解为可调用的返回类型是covariant。在使用可调用的属性定义类型时，我确实可以使返回类型泛型和协变：

from typing import TypeVar, Callable, Generic, Sequence
from dataclasses import dataclass

R = TypeVar("R", covariant=True)

@dataclass
class Works(Generic[R]):
    call: Callable[[], R]  # returns an R *or subtype*

w: Works[Sequence] = Works(lambda: [])  # okay: list is subtype of Sequence

但是，Protocol 却不适用。当我以同样的方式为类型定义 Protocol 时，MyPy 拒绝了这一点——它坚持返回类型必须是invariant。

from typing import TypeVar, Callable, Protocol

R = TypeVar("R", covariant=True)

class Fails(Protocol[R]):
    attribute: Callable[[], R]

$ python -m mypy so_testbed.py --pretty
so_testbed.py:5: error: Covariant type variable "R" used in protocol where invariant one is expected
    class Fails(Protocol[R]):
    ^
Found 1 error in 1 file (checked 1 source file)

如何为尊重R 协方差的具体类型正确定义Protocol？

【问题讨论】：

标签： python mypy python-typing

【解决方案1】：

Protocol 显然无法实现您的尝试 - 请参阅 PEP 544 中的以下内容：

可变属性的协变子类型

因为协变而被拒绝可变属性的子类型化是不安全的。考虑这个例子：

class P(Protocol):
    x: float

def f(arg: P) -> None:
    arg.x = 0.42

class C:
    x: int

c = C()
f(c)  # Would typecheck if covariant subtyping
      # of mutable attributes were allowed.
c.x >> 1  # But this fails at runtime

出于实际原因，最初建议允许这样做，但它随后被拒绝，因为这可能掩盖了一些难以发现的错误。

由于您的 attribute 是一个可变成员 - 您不能让它与 R 保持协变。

一种可能的替代方法是将attribute 替换为一个方法：

class Passes(Protocol[R]):
    @property
    def attribute(self) -> Callable[[], R]:
        pass

它通过了类型检查 - 但它是一个不灵活的解决方案。

如果您需要可变协变成员，Protocol 不适合。

【讨论】：

“一种可能的替代方法是用方法替换属性：”好主意。添加@property 使该方法成为只写属性，与用例匹配得更好。
您能否将@property 添加到您的最终代码块中？这是我为我的真实代码选择的变体，它最符合预期——会接受这个解决方案。
当然，补充 :) 这是一个不错的改进

【解决方案2】：

正如@Daniel Kleinstein 指出的那样，您不能通过协变变量来参数化协议类型，因为它用于可变属性。

另一种选择是将变量分成两个（协变和不变）并在两个协议中使用它们（replaceCallable 和Protocol）。

from typing import TypeVar, Callable, Protocol

R_cov = TypeVar("R_cov", covariant=True)
R_inv = TypeVar("R_inv")

class CallProto(Protocol[R_cov]):
    def __call__(self) -> R_cov: ...
    
class Fails(Protocol[R_inv]):
    attribute: CallProto[R_inv]

【讨论】：