如何在Python中为类字典键值结构对象添加类型注解？

假设我们有一个第三方提供的类A，代码如下：

from typing import Any

class A:
    def __init__(self, *args):
        self.items: list[int] = list(args)

    def __getitem__(self, k: str):
        v = int(k)
        if v in self.items:
            return v
        return None

    def __setitem__(self, k: str, _: Any = None):
        v = int(k)
        print(f'Value {_} is not important')
        if v not in self.items:
            self.items.append(int(k))

这个类支持通过object[element_name]的语法访问元素，行为类似字典但有特殊逻辑：

a = A(1, 2, 3)
a['4'] = 'Something'

print(a['2'])
# 输出: 2
print(a['4'])
# 输出: 4

对于普通字典，我们可以用dict[str, int]来标注键为str、值为int的类型，但直接用A[str, int]是无效的——因为A本身不是泛型类。现在需要在不修改原类A的前提下，创建一个继承自A的子类B，要求B和A行为完全一致，仅支持泛型类型注解。

解决方案：让子类成为泛型类并补充类型注解 #

我们可以通过让子类继承Generic类，同时重写__getitem__和__setitem__方法（仅补充类型注解，方法体调用父类实现以保留原行为），来实现泛型类型标注：

from typing import Generic, TypeVar, Optional, Any

# 定义类型变量，限定键的类型为str，值的类型为int
Key = TypeVar('Key', bound=str)
Value = TypeVar('Value', bound=int)

class B(A, Generic[Key, Value]):
    def __getitem__(self, k: Key) -> Optional[Value]:
        # 直接调用父类方法，保证行为一致
        return super().__getitem__(k)
    
    def __setitem__(self, k: Key, _: Any = None) -> None:
        # 直接调用父类方法，保证行为一致
        super().__setitem__(k, _)

使用示例 #

现在就可以用B[str, int]来标注类型，类型检查器会正确识别键和值的类型：

# 标注变量b为键是str、值是int的B类型实例
b: B[str, int] = B(1, 2, 3)
b['4'] = '任意值'
# 类型检查器会识别b['2']的类型为Optional[int]

这个方案的核心是通过泛型子类来“包装”原类的行为，同时为索引操作补充类型信息，完全保留原类的功能，只增加类型注解支持。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者rzlvmp