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Python typing模块的使用

随着 Python 版本的不断更新，许多旧的语法在可读性与效率上都已经有了更好的替代。但是有些语法的出现伴随着种种争议，所以我们不一定非得追求各种最新的语法，选择合适自己的、保持对代码精简可读的追求才是最重要。

本文主要讲解 Python 的类型提示、函数注解和变量注解的新特性，这些新特性使用简单、效果强大，可以提高开发效率和代码可维护性。

typing 模块介绍

Python 是一门弱类型的语言，很多时候我们可能不清楚函数参数的类型或者返回值的类型，这会导致我们在写完代码一段时间后回头再看代码，忘记自己写的函数需要传什么类型的参数、返回什么类型的结果，从而不得不去阅读代码的具体内容，这降低了阅读代码的速度，而 typing 模块可以很好地解决这个问题。

typing 模块只有在 Python 3.5 以上的版本中才可以使用，PyCharm 目前支持 typing 检查。

typing 的作用如下：
加入 typing 模块并不会影响程序的运行，不会报正式的错误 ，只会提醒，PyCharm 目前支持 typing 检查和参数类型错误提示。

typing 模块的使用

我们可以直接通过 typing 模块引入需要的数据类型，如 from typing import List。

通过 typing 模块引入的常用数据类型如下。

1) 列表 List 是 list 的泛型，基本等同于 list，其后紧跟一个方括号，里面是构成这个列表的元素类型，如由数字构成的列表var可以声明为：

var: List[int or float] = [5, 2.4]


2) 元组 Tuple 后紧跟一个方括号，方括号中按照顺序声明了构成本元组的元素类型 ，如 Tuple[X, Y] 表示构成元组的第一个元素是X类型，第二个元素是Y类型。

例如，我们声明一个元组，分别表示学生的姓名、年级和成绩，3个数据类型分别为 str、int 和 float，那么可以声明为：

student: Tuple[str, int, float] = ('Ben', 5, 90.5)


3) 字典 Dict 是 dict 的泛型，主要用于注解返回类型。映射 Mapping 是 collections.abc.Mapping 的泛型，主要用于注解参数。它们的使用方法是一样的，其后跟一个中括号，在中括号中分别声明键名和键值的类型，示例如下： 
def size(rect: Mapping[str, int]) -> Dict[str, int]:
    return {'width': rect['width'] + 100, 'height': rect['width'] + 100}
这里将 Dict 用作返回值类型的注解，将 Mapping 用作函数 size 的参数类型的注解。

4) Any 是一种特殊的类型，它可以表示所有类型，静态类型检查器的所有类型都与 Any 类型兼容，所有的无参数类型注解和无返回类型注解都会默认使用 Any 类型。

因此，下面两个方法的声明是完全等价的： 
def add(a):
    return a + 1
def add(a: Any) -> Any:
    return a + 1

5) 联合类型 Union，Union[X, Y] 表示要么是 X 类型，要么是 Y 类型。例如，Union[int,str] 表示定义一个 int 和 str 的联合类型。

6) Optional 是指这个参数可以为空或是已经声明的类型，即 Optional[X] 等价于 Union[X, None]。

但值得注意的是，这个并不等价于可选参数，当它作为参数类型注解的时候，不意味着这个参数可以不传递了，而是说这个参数可以传为 None。

通过 typing 模块引入数据类型的示例如下： 
from typing import List
def func(a:int,string:str) -> List[int or str]:
    """
    :param a: 整数类型的参数
    :param string: 字符串类型的参数
    :return: 返回列表类型的数据，列表中的数据应该是int类型或者str类型
    """
    list1 = []
    list1.append(a)
    list1.append(string)
    return list1
　
if __name__ == '__main__':
    print(func(2,3))
在示例中，func() 函数要求传入的第二个参数为 str 类型，而我们调用时传入的参数是 int 类型，此时 PyCharm 就会警告你，我们将鼠标光标放到提示的地方，会出现图1所示的 typing 提示语。

typing 提示语
图1：typing 提示语

我们的期望类型是 str 类型，而现在是 int 类型，但是 typing 的作用仅是提示，不会影响代码执行。因此，我们会发现执行结果并没有报错：
2,3。

函数注解

因为 Python 不是强类型语言，我们在代码中可以不写类型，但是其他人调用时需要知道参数类型和返回值类型。

我们可以在函数声明的)和:之间加->和注解表达式。

例如，用 ->str 表示函数 demo 的返回值是 str 类型： 
def demo(name: str, age: 'int > 0' = 20) -> str:
    print(name, type(name))
    print(age, type(age))
    return "hello world"
if __name__ == '__main__':
demo('小小', 2)  # 正常显示

参数注解

如果参数有默认值，则在参数名和=之间加:和注解表达式。

例如，函数 demo 声明 name 参数可以为任何类型，而 age 参数是 int 类型，值大于 0，且默认值为 20： 
def demo(name: any, age: 'int > 0' = 20) -> str:
    print(name, type(name))
    print(age, type(age))
    return "hello world"
　
if __name__ == '__main__':
    demo(name=1, age=2)  # name的参数数据类型为Any，正常显示
    demo(name='小小', age=2)  # name的参数数据类型为Any，正常显示

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