Модуль typing: аннотации типов для начинающих

Продвинутые примеры использования модуля typing

Пример 1: Обобщенный класс контейнер

Создадим обобщенный класс Stack, который поддерживает разные типы элементов.

from typing import TypeVar, Generic, List

T = TypeVar('T')

class Stack(Generic[T]):
    def __init__(self) -> None:
        self._items: List[T] = []

    def push(self, item: T) -> None:
        self._items.append(item)

    def pop(self) -> T:
        return self._items.pop()

# Использование
int_stack = Stack[int]()
int_stack.push(1)
int_stack.push(2)
print(int_stack.pop())  # 2
str_stack = Stack[str]()
str_stack.push('hello')
print(str_stack.pop())  # hello

2
hello

Пример 2: Использование Protocol для статической утиной типизации

Определим протокол для объектов, которые можно сериализовать в JSON.

from typing import Protocol, Dict

class Serializable(Protocol):
    def to_dict(self) -> Dict[str, object]: ...

def serialize(obj: Serializable) -> str:
    import json
    return json.dumps(obj.to_dict())

class User:
    def __init__(self, name: str, age: int) -> None:
        self.name = name
        self.age = age
    
    def to_dict(self) -> Dict[str, object]:
        return {'name': self.name, 'age': self.age}

class Product:
    def __init__(self, title: str, price: float) -> None:
        self.title = title
        self.price = price
    
    def to_dict(self) -> Dict[str, object]:
        return {'title': self.title, 'price': self.price}

# Работает для обоих классов
print(serialize(User('Alice', 30)))
print(serialize(Product('Laptop', 1200.0)))

{'name': 'Alice', 'age': 30}
{'title': 'Laptop', 'price': 1200.0}

Пример 3: Перегрузка функций с разными типами возврата

Реализуем функцию, которая принимает число или строку и возвращает обработанное значение с разными типами.

from typing import overload, Union

@overload
def transform(value: int) -> str: ...
@overload
def transform(value: str) -> int: ...
def transform(value: Union[int, str]) -> Union[str, int]:
    if isinstance(value, int):
        return str(value * 2)
    elif isinstance(value, str):
        return len(value)
    raise TypeError('Unsupported type')

print(transform(5))       # '10'
print(transform('hello')) # 5

10
5

Пример 4: Кастомный TypeVar с ограничениями

Создадим функцию, которая работает только с числами (int и float).

from typing import TypeVar, Union

Number = TypeVar('Number', int, float)

def square(value: Number) -> Number:
    return value * value

print(square(4))       # 16
print(square(3.5))     # 12.25
# square('a')          # mypy выдаст ошибку

16
12.25

Пример 5: Использование Literal с Union для точных типов

Функция принимает только команды 'start' или 'stop'.

from typing import Literal, Union

Command = Literal['start', 'stop']

def execute(cmd: Command) -> None:
    if cmd == 'start':
        print('Starting...')
    elif cmd == 'stop':
        print('Stopping...')

execute('start')  # OK
# execute('pause') # mypy ошибка

Starting...

Пример 6: Комбинация Generic и Callable

Функция принимает список и функцию преобразования, возвращает список преобразованных значений.

from typing import TypeVar, List, Callable

T = TypeVar('T')
U = TypeVar('U')

def map_list(items: List[T], func: Callable[[T], U]) -> List[U]:
    return [func(item) for item in items]

result = map_list([1, 2, 3], str)
print(result)  # ['1', '2', '3']

['1', '2', '3']

Пример 7: Final и NewType для безопасности

Определим тип UserId и константу максимальной длины.

from typing import NewType, Final

UserId = NewType('UserId', int)
MAX_USERS: Final = 1000

def register(user_id: UserId) -> bool:
    if user_id > MAX_USERS:
        return False
    return True

print(register(UserId(500)))  # True
# print(register(500))        # mypy ошибка

True