如何为列表中的子类正确添加类型提示？

为什么会报错？ #

Python类型系统中，list是不变类型——即便B是A的子类，list[Optional[B]]也不属于list[Optional[A]]的子类型。这和单个实例赋值（如bb: A = B()）不同：单个实例的赋值是安全的，因为你无法通过bb变量往里面混入其他子类实例；但如果允许把list[B]赋值给list[A]，后续你可以通过my_dict["b"].append(C())，导致原本只能容纳B/None的列表混入C实例，破坏类型安全，因此mypy会禁止这种赋值。

简洁解决方案 #

方案1：使用协变的Sequence类型 #

如果你的字典中的列表不需要被修改（只读场景），可以将字典的类型标注改为dict[str, Sequence[Optional[A]]]。Sequence是协变类型，list[Optional[B]]可以兼容Sequence[Optional[A]]：

from typing import Optional, Sequence

class A: ...
class B(A): ...
class C(A): ...

my_dict: dict[str, Sequence[Optional[A]]] = {"b": [], "c": []}

b: list[Optional[B]] = [B()]
c: list[Optional[C]] = [C()]
my_dict["b"] = b
my_dict["c"] = c

方案2：用cast强制类型转换（适合可变列表场景） #

如果必须保持列表的可变性，可以用typing.cast告诉mypy你确认该赋值是安全的（需自行保证后续不会往列表中混入不符合类型的元素）：

from typing import Optional, cast

class A: ...
class B(A): ...
class C(A): ...

my_dict: dict[str, list[Optional[A]]] = {"b": [], "c": []}

b: list[Optional[B]] = [B()]
c: list[Optional[C]] = [C()]
my_dict["b"] = cast(list[Optional[A]], b)
my_dict["c"] = cast(list[Optional[A]], c)

方案3：精确标注字典值的联合类型（子类较少时适用） #

如果子类数量不多，可以直接将字典的类型标注为包含所有子类列表类型的联合：

from typing import Optional, Union

class A: ...
class B(A): ...
class C(A): ...

my_dict: dict[str, Union[list[Optional[B]], list[Optional[C]]]] = {"b": [], "c": []}

b: list[Optional[B]] = [B()]
c: list[Optional[C]] = [C()]
my_dict["b"] = b
my_dict["c"] = c

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ken Jiiii