为什么 mypy 拒绝我的“混合联合”类型声明？

Question

在解决 Python 聊天中的半相关问题时，我在 mypy 中发现了一些我不理解的行为。

from typing import Union, List, Dict

def f(x: Union[
            Dict[str, float],
            Dict[str, str],
            Dict[str, int],
    ]):
        pass

f({"a": 1})     #passes
f({"a": "b"})   #passes
f({"a": 1.0})   #passes

def g(x: Union[
            Dict[str, float],
            Dict[str, Union[str, int]],
    ]):
        pass

g({"a": 1})     #fails
g({"a": "b"})   #fails
g({"a": 1.0})   #passes

def h(x: Dict[str, Union[float, str, int]]):
    pass

h({"a": 1})     #passes
h({"a": "b"})   #passes
h({"a": 1.0})   #passes

当我在这个脚本上执行 mypy 时，它只抱怨中间的函数，

g

：

C:\Users\Kevin\Desktop>mypy test.py
test.py:20: error: Argument 1 to "g" has incompatible type "Dict[str, int]"; expected "Union[Dict[str, float], Dict[str, Union[str, int]]]"
test.py:20: note: "Dict" is invariant -- see http://mypy.readthedocs.io/en/latest/common_issues.html#variance
test.py:20: note: Consider using "Mapping" instead, which is covariant in the value type
test.py:21: error: Argument 1 to "g" has incompatible type "Dict[str, str]"; expected "Union[Dict[str, float], Dict[str, Union[str, int]]]"
test.py:21: note: "Dict" is invariant -- see http://mypy.readthedocs.io/en/latest/common_issues.html#variance
test.py:21: note: Consider using "Mapping" instead, which is covariant in the value type
Found 2 errors in 1 file (checked 1 source file)

（正如注释所暗示的，将

Dict

 替换为 

Mapping

 可以消除错误，但为了解决这个问题，我们必须使用 Dict。）

这些错误让我感到惊讶。据我所知，每个函数的类型注释应该简化为同一组类型：一个字典，其键是字符串，其值是浮点数/字符串/整数。那么为什么只有

g

 具有不兼容的类型呢？ mypy 是否因两个 Union 的存在而感到困惑？

Answer 1

这是因为

Dict

 是不变的。它应该是不变的，因为它是可变的。

Dict[str, int]

 不是 

Dict[str, Union[str, int]]

 的子类型（尽管 

int

 是 

Union[int, str]

 的子类型）

如果你要做这样的事情怎么办：

d: Dict[str, Union[str, int]]
u: Dict[str, int]
d = u  # Mypy error: Incompatible type
d["Key"] = "value"

---

Mypy 假设字典是同质的：它们只包含一种类型。与此相反，例如，

Tuples

意味着包含异构数据：每个项目都允许有不同的类型。

如果您需要异构

Dict

，您可以使用 

TypedDict，但只需要一组固定的字符串键：

from typing import List, TypedDict

Mytype = TypedDict('Mytype', {'x': str, 'a': List[str]})
s: Mytype = {"x": "y", "a": ["b"]}

s['a'].append('c')

注意：

除非您使用的是Python 3.8或更高版本（其中

TypedDict

在标准库打字模块中可用），否则您需要使用pip安装typing_extensions才能使用TypedDict

Answer 2

问题在于

Union

 成员资格被建模为子类型，但 

Dict

 键/值需要精确的类型匹配

。这是由 MyPy 对嵌套类型强制执行的 (g

)，但对直接替换 (

h

) 进行松散解释。

---

Union

 类型被建模为（虚拟）子类型关系。也就是说，

str

 被视为 

Union[str, x]

 的子类型。

这与
• issubbclass(a, (str, int))

   检查 

  a

   是否为“

  str

   或 

  int

  ”的方式相匹配，而无需说明是哪个。只要仅使用共同特征，我们就可以使用 

  str

   值代替 

  (str, int)

   并集。

Dict

类型的键/值类型是不变的。也就是说，键/值必须与声明的类型完全相同。

对于 dict 这样的可变类型，键/值都是
• input d[k] = v

   和 

  output v = d[k]

  。任何替代品都必须使用“能力较差”的输入或提供“能力更强”的输出——这是不可能的，因为输入和输出必须具有相同的能力。

  组合使用 Dict[..., Union[str, ...]] 需要值与
Union[str, ...]

完全匹配 - （虚拟）子类型

str

 无效。因此，

{"a": "b"}

 被视为 

Dict[str, str]

，它不能替代 

Dict[str, Union[str, int]]

。

由于

逻辑上

联合遵循与常规类型稍微不同的行为，MyPy 对于

Union

---

有一些单独的代码路径。这主要集中在函数签名和重载，其中存在单独的联合数学。因此，某些平面类型替换可以实现更实用的

Union

匹配，就像 h 的情况一样。