Python類型註解

一、什麼是類型註解

在 Python 中，類型註解是指在變數名或函數參數後加上「: 類型」來註明變數或函數參數的類型。例如：

x: int = 5 # x 的類型是 int 

類型註解不會改變 Python 運行時的行為，所以代碼中使用類型註解和不使用類型註解得到的結果是一樣的。但是類型註解可以幫助程序員更好地理解代碼，同時也可以讓靜態類型檢查工具進行類型檢查。

二、為什麼使用類型註解

Python 是一門動態類型語言，它的變數可以隨時更改其類型。這是 Python 程序員很喜歡的特性之一，因為它可以使代碼更為靈活，但也會帶來問題。當程序變得越來越複雜時，我們可能會在不經意間給變數賦予錯誤的類型，這時類型註解可以幫助我們更好地理解代碼，並且讓代碼更容易被其他程序員和工具所理解。

例如，在一個大型的代碼庫中，如果一個函數沒有類型註解，那麼調用該函數的程序員就必須自己去查看該函數的實現，以確定它期望接收的參數類型和返回值類型。這需要耗費大量時間和精力，並且容易因為判斷錯誤導致難以排查的錯誤。

有了類型註解，我們就可以更輕鬆地理解代碼並減少錯誤的出現。此外，類型註解還可以幫助 IDE 和靜態類型檢查工具來幫助我們檢查代碼，提高代碼的質量和可靠性。

三、如何使用類型註解

在 Python 中，類、函數、變數等都可以使用類型註解。

1. 類中使用類型註解

在類定義中，我們可以為屬性和方法使用類型註解。例如：

class Person:
    name: str
    age: int

    def __init__(self, name: str, age: int):
        self.name = name
        self.age = age

    def say_hello(self, other_person: 'Person') -> None:
        print(f'{self.name} says hello to {other_person.name}')

在這個例子中，我們使用類型註解來定義 Person 類的屬性名和類型，以及其初始化函數和方法的參數和返回值類型。這個例子中，name 屬性應該是一個字元串，age 屬性應該是一個整數，say_hello 方法應該接收一個 Person 實例並返回一個空值。

2. 函數中使用類型註解

在函數中，我們可以使用類型註解為函數的參數和返回值指定類型。例如：

def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

這個例子中，add 函數接收兩個名為 a 和 b 的整數，並返回它們的和。使用類型註解可以幫助我們更清楚地了解函數的行為，以及函數期望接收的參數類型和返回值類型。

3. 變數中使用類型註解

在變數名後面加上「: 類型」就可以使用類型註解為變數指定類型。例如：

a: int = 5
b: str = 'hello'

這個例子中，a 應該是一個整數，b 應該是一個字元串。

四、類型註解的注意事項

雖然類型註解可以幫助程序員更好地理解代碼，但也需要注意以下幾點：

1. 類型註解不是強制性的

類型註解不會改變 Python 的運行時行為，因此無論代碼中是否使用類型註解，程序的行為都應該一致。當然，為了讓代碼更加易讀易懂，我們建議在定義變數、類以及函數時都加上類型註解。

2. 類型註解需要檢查

與靜態類型語言不同，Python 不會在編譯時檢查類型。即使在使用類型註解的情況下，代碼也不會在編譯時被類型檢查器檢查。如果我們需要進行類型檢查，則需要使用一些工具，如 mypy、Pyright 等。

3. 類型註解沒有性能影響

類型註解不會影響 Python 程序的運行時性能。類型註解只是給變數、類以及函數添加更多的元數據信息，以便於 IDE、類型檢查器等工具分析代碼。

五、總結

類型註解是 Python 3 的一個新特性，可以幫助程序員更好地理解代碼，同時也可以讓靜態類型檢查工具進行類型檢查。我們可以在類、函數、變數中使用類型註解，為它們指定相應的類型。雖然類型註解不是強制性的，但我們建議在定義變數、類以及函數時都加上類型註解，以使程序更易讀易懂。要進行類型檢查，則需要使用一些工具，如 mypy、Pyright 等。不過需要注意的是，類型註解不會影響 Python 程序的運行時性能。