如何用更简洁的方式让Mypy认可嵌套可选字段的非空断言？

问题场景 #

假设我们有如下嵌套类结构，其中包含多层可选字段：

class C:
    def __init__(self, number: int) -> None:
        self.number = number

class B:
    def __init__(self, c: C | None) -> None:
        self.c = c

class A:
    def __init__(self, b: B | None) -> None:
        self.b = b

当我们明确知道某个A实例的a.b和a.b.c都不为None时，直接访问a.b.c.number会触发Mypy报错：

# 此处对象保证不会出现None值
a = A(B(C(1337)))

print(a.b.c.number)   # Mypy报错：
                      # Item "None" of "B | None" has no attribute "c"
                      # Item "None" of "C | Any | None" has no attribute "number"

虽然可以用assert (a.b is not None) and (a.b.c is not None)解决，但嵌套层级深、字段名长时会非常繁琐。

简洁解决方案 #

1. 使用类型断言（cast） #

通过typing.cast直接告诉Mypy当前变量的具体类型，适合临时场景：

from typing import cast

a = A(B(C(1337)))
# 逐层断言类型，可读性较好
b = cast(B, a.b)
c = cast(C, b.c)
print(c.number)

# 或者链式简化（适合短场景）
print(cast(C, cast(B, a.b).c).number)

2. 自定义类型守卫函数 #

如果需要多次检查相同的嵌套结构，可封装类型守卫函数，复用性更强：

from typing import TypeGuard

def has_valid_b_and_c(a: A) -> TypeGuard[A]:
    return a.b is not None and a.b.c is not None

a = A(B(C(1337)))
if has_valid_b_and_c(a):
    # Mypy会在此代码块内自动推断a.b和a.b.c不为None
    print(a.b.c.number)

也可以针对单个类编写更通用的守卫：

def is_b_with_c(b: B | None) -> TypeGuard[B]:
    return b is not None and b.c is not None

a = A(B(C(1337)))
if is_b_with_c(a.b):
    print(a.b.c.number)

3. 调整类的类型注解（场景允许时） #

如果在特定业务场景下，字段永远不会为None，可以直接修改类的初始化参数类型，从根源避免类型检查问题：

class B:
    # 此处c不再设为可选类型
    def __init__(self, c: C) -> None:
        self.c = c

class A:
    # 此处b不再设为可选类型
    def __init__(self, b: B) -> None:
        self.b = b

a = A(B(C(1337)))
print(a.b.c.number)  # Mypy不再报错

4. 拆分assert提升可读性 #

如果不想引入额外工具，也可以将长断言拆分为多行，兼顾简洁性和可读性：

a = A(B(C(1337)))
assert a.b is not None
assert a.b.c is not None
print(a.b.c.number)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Erlend Magnus Viggen