Python Typing 全面解析

一、什麼是Python Typing?

Python Typing 是 Python 3.5 引進的內置模塊，它提供了對 Python 靜態類型檢查的支持。

在 Python Typing 被引入之前，Python 是一門動態類型語言。這意味著變數的類型不會在編譯時被確定，而是在程序運行時才會被解釋器確定。但是，如果在開發大型項目時沒有良好的類型檢查，很容易出現 Bug，因此靜態類型檢查變得非常重要。

Python Typing 支持函數和類變數注釋，提供了大量的類型注釋和類型變數。它允許我們在編碼時完成類型檢查。

二、Python Typing的優點

1、提供strong typing：使用 Python Typing 提供全面的類型檢查，可以輕鬆地避免大部分類型錯誤的問題。它使代碼更可靠，並且易於調試。

2、增加代碼的可讀性：作為一種動態語言，Python 通常需要通過多個函數、模塊和文件來發現變數的類型，而這樣的代碼往往難以閱讀。Python Typing 將規範化代碼，並讓它更易於理解。

3、優化 IDE 支持：Python Typing 提供了良好的 IDE 支持，能夠讓 IDE 更好地進行自動補全、改寫和重構操作。

4、提高協作效率：對於多人協作的項目，Python Typing 能夠減少團隊成員之間的不必要的猜測和文檔轉換，提高協作效率。

三、Python Typing的語法和用法

Python Typing 的語法非常簡單。我們只需使用冒號(:)指定某個變數、參數或函數返回值的類型，就可以實現類型檢查。

def greet(name: str) -> str:
    return "Hello " + name

在上面的例子中，我們使用 str 指定了 greeting 函數的參數和返回值類型。

在 Python Typing 中，常用的類型包括 str、int、float、bool、list、tuple、dict、set、Union 等。我們還可以使用自定義類型和類型變數。

from typing import List, Set, Dict, Tuple, Any, Union
Vector = List[float]

def linear_combination(a: float, b: float, c: Union[Vector, List[int]]) -> List[float]:
    result = []
    for i in c:
        result.append(a * i + b)
    return result

在上面的例子中，我們定義了一種新類型 Vector 來表示浮點數列表。我們還使用了 Union 類型，它用於給參數 c 提供了兩種可能的類型： Vector 或 List[int]。

四、Python Typing的模塊和函數

Python Typing 提供了多個模塊和函數，可以幫助我們更好地實現類型檢查。

1、TypeVar 函數

TypeVar 函數允許我們定義一個泛型類型變數，它可以用於任何類型：

from typing import TypeVar
T = TypeVar('T')

def first(l: List[T]) -> T:
    return l[0]

在上面的例子中，使用 TypeVar 定義了一個泛型類型 T，它可以代表任何類型。我們使用 List[T] 表示參數 l 的類型。

2、NewType 函數

NewType 函數用於創建全新的類型，從而使代碼更加顯式、安全和易讀。

from typing import NewType
UserId = NewType('UserId', int)
some_id = UserId(546)

在上面的例子中，我們使用 NewType 創建了一個新的類型 UserId。

3、Type Alias

類型別名允許我們為複雜類型指定別名，從而使代碼更加易於理解。我們可以使用類型別名來創建內部的元組、字典等類型。

from typing import Tuple

PayloadType = Tuple[Dict[str, str], int]

def send_payload(payload: PayloadType) -> None:
    print("Sending payload", payload)

在上面的例子中，使用類型別名定義了一個 PayloadType 類型，它包括一個字典和一個整數元組。

五、總結

Python Typing 是一種非常有用的 Python 語言功能，它可以使 Python 編程更加可靠、健壯和易於維護。使用 Python Typing，我們可以輕鬆地避免常見的類型錯誤，並提高代碼的可讀性和協作效率。同時，它通過給我們提供豐富的類型注釋和類型變數來實現類型檢查。