python 类型注解

函数定义的弊端

• python 是动态语言，变量随时可以被赋值，且能赋值为不同类型
• python 不是静态编译型语言，变量类型是在运行器决定的
• 动态语言很灵活，但是这种特性也是弊端

def add(x,y):
    return x+y
print(add(4,5))
print(add('hello','world'))
print(add(4,'hello')) #报错，TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

• 难发现：由于不做任何类型检查，直到运行期问题才显现出来，或者线上运行时才能暴露出问题
• 难使用：函数的使用者看到函数的时候，并不知道你的函数的设计，并不知道应该传入什么类型数据

如何解决这种动态语言定义的弊端呢？

• 增加文档Docmentation String
  • 这是一个惯例，不是强制标准，不能要求程序员一定为函数提供说明文档
  • 函数定义更新了，文档未必同步更新

def add(x,y):
    """
    :param x:int
    :param y:int
    :return:int
    """
    return x+y
print(help(add))

• 函数注解
  • python3.5引入
  • 对函数的参数进行类型注解
  • 对函数的返回值进行类型注解
  • 只对函数参数做一个辅助说明，并不对函数参数进行类型检查
  • 提供给第三方工具，做代码分析，发现隐形bug
  • 函数注解的信息，保存在__annotations__属性中
  • python3.6中引入变量注解
    • i:int = 3

def add(x:int,y:int)->int:
    """
    :param x:int
    :param y:int
    :return:int
    """
    return x+y
print(help(add))
print(add(4,5))
print(add("jax","zhai"))   #在pycharm里参数是灰色

函数参数类型检查

思路：

• 函数参数的检查，一定是在函数外
• 函数应该作为参数，传入到检查函数中
• 检查函数拿到函数传入的实际参数，与形参声明对比
• __annotations__属性是一个字典，其中包括返回值类型的声明，假设要做一个位置参数的判断，无法和字典中的声明对应，使用inspect模块
• inspect模块
  • 提供获取对象信息的函数，可以检查函数和类、类型检查

inspect模块

• signature(callable)，获取签名（函数签名包含一个函数的信息，包括函数名、它的参数类型、它所在的类和名称空间及其他信息）

import inspect
def add(x:int,y:int,*args,**kwargs)->int:
    return x+y
sig =  inspect.signature(add)
print(sig,type(sig)) #获取签名
print('params :',sig.parameters) #OrderedDict
print('return :',sig.return_annotation) #返回值类型
print(sig.parameters['y'], type(sig.parameters['y']))
print(sig.parameters['x'].annotation)
print(sig.parameters['args'])
print(sig.parameters['args'].annotation)
print(sig.parameters['kwargs'])
print(sig.parameters['kwargs'].annotation)

inspect.isfunction(add) #是不是函数
inspect.ismethod(add) #是不是类方法
inspect.isgenerator(add) #是不是生成器
inspect.isclass(add) #是不是类
inspect.ismodule(add) #是不是模块
inspect.isbuiltin(add) #是不是内建对象

• Parameter对象
  • 保存在元组中，是只读的
  • name ，参数的名字
  • annotation 参数注解，可能没有定义
  • default 参数的缺省值，可能没有定义
  • empty 特殊的类，用来标记default属性或者注释annotation属性的空值
  • kind 实参如何绑定到形参，就是形参的类型
    • POSITIONAL_ONLY，值必须是位置参提供
    • POSITIONAL_OR_KEYWORD，值可以作为关键字或者位置参数提供
    • VAR_POSITIONAL，可变位置参数，对应*args
    • KEYWORD_ONLY，keyword-only参数，对应*或者*args之后的出现的非可变关键字参数
    • VAR_KEYWORD，可变关键字参数，对应**kwargs

举例：

import inspect
def add(x:int,y:int,*args,**kwargs)->int:
    return x+y
sig =  inspect.signature(add)
print(sig)
print('params : ', sig.parameters)
print('return : ', sig.return_annotation)
print('~~~~~~~~~~~~~~~~')
for i,item in enumerate(sig.parameters.items()):
    name,param = item
    print(i+1,name,param.annotation,param.kind,param.default)
    print(param.default is param.empty, end = '\n\n')

有函数如下：

def add(x,y:int=7) -> int:
    return x + y

• 检查用户输入是否符合参数注解的要求？
• 思路：
  • 调用时，判断用户输入的实参是否符合要求
  • 调用时，用户感觉上还是在调用add函数
  • 对用户输入的数据和声明的类型进行对比，如果不符合，提示用户

def check(fn):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        sig = inspect.signature(fn)
        params = sig.parameters
        values = list(params.values())
        #print(values)
        for i,p in enumerate(args):
           # print(i,p)
            params = values[i]
            #print(params.annotation,params.empty)
            if params.annotation is not params.empty and not isinstance(p,params.annotation):
                print(p,'!==',values[i].annotation)
        for k,v in kwargs.items():
            if sig.parameters[k].annotation is not inspect._empty and not isinstance(v,sig.parameters[k].annotation):
                print(k,v,'!===',sig.parameters[k].annotation)
        return fn(*args,**kwargs)
    return wrapper
@check
def add(x,y:int=7) -> int:
    return x + y
#print(add(20,10))
print(add(20,y=10))
print(add(y=10,x=20))