为何MyPy在isinstance校验后仍不识别x[idx]为bool类型？

核心问题 #

MyPy无法将返回值x[idx]识别并验证为布尔类型，以下代码会触发类型检查错误：

if isinstance(x[idx], bool) is True:
        return x[idx]

完整示例代码 #

from typing import Union, Optional

x: dict[str, Union[bool, str]] = {'a': True, 'b': 'foo'}


def return_if_bool(idx: str) -> Optional[bool]:
    if isinstance(x[idx], bool):
        return x[idx]
    return None


print(return_if_bool('a'))

MyPy报错信息 #

8: error: Incompatible return value type (got "bool | str", expected "bool | None")  [return-value]

解决方案 #

1. 使用typing.cast强制类型转换，可解决该问题：

return typing.cast(bool, x[idx])

2. @Wombatz提出了一种更简洁的方案（无需使用cast）：将x[idx]赋值给一个变量，再进行类型判断和返回：

y: Union[bool, str] = x[idx]
    if isinstance(y, bool):
        return y

疑问 #

我原本以为这种简单场景不需要借助typing.cast()或者赋值变量就能正常通过类型检查，但始终搞不懂背后的原因。

可能的解释 #

@Wombatz指出，MyPy无法确定多次访问x[idx]会返回相同的值——这一解释已经接近问题本质。不过MyPy似乎能识别迭代器这类对象的行为，所以这点还是让人觉得奇怪。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Patrick C