Python类型提示：如何让参数仅接收父类实例而非子类？

先看初始代码：

class Foo:
    @classmethod
    def bar(cls, baz):
        pass

class Egg(Foo):
    pass

egg = Egg()
egg.bar(Foo())

需求明确：给bar方法的baz参数添加类型提示，使其仅接受Foo类的实例，子类Egg的实例不允许传入。

尝试过的方案及问题 #

方案1：使用Self类型 #

修改后的代码：

from typing import Self

class Foo:
    @classmethod
    def bar(cls, baz: Self):
        pass

class Egg(Foo):
    pass

egg = Egg()
egg.bar(Foo())

用mypy静态检查时会报错：

Argument 1 to "bar" of "Foo" has incompatible type "Foo"; expected "Egg"  [arg-type]

原因是Self的语义是调用该方法的类的实例类型：当通过Egg实例调用bar时，Self会被解析为Egg，要求传入Egg实例，和我们需要的“仅接受Foo实例”完全相悖。

方案2：直接写baz: Foo #

尝试将类型提示写成def bar(cls, baz: Foo):，但代码检查工具会提示undefined name 'Foo'——这是因为定义bar方法时，Foo类还未完成定义，属于前向引用问题。

解决方法 #

最优方案：使用from __future__ import annotations #

Python 3.7及以上版本支持通过from __future__ import annotations让所有类型注解延迟求值，既解决前向引用问题，又无需手动给类名加引号：

from __future__ import annotations

class Foo:
    @classmethod
    def bar(cls, baz: Foo):
        pass

class Egg(Foo):
    pass

egg = Egg()
egg.bar(Foo())  # mypy检查通过，符合需求
egg.bar(Egg())  # mypy会报错，拦截子类实例传入

这种写法比手动写"Foo"更简洁清晰，是官方推荐的前向引用解决方案。

备选方案：使用typing.ForwardRef（不推荐） #

如果不想启用未来特性，也可以用ForwardRef显式声明前向引用，但写法繁琐：

from typing import ForwardRef

FooType = ForwardRef('Foo')

class Foo:
    @classmethod
    def bar(cls, baz: FooType):
        pass

class Egg(Foo):
    pass

# Python 3.9及以下版本需手动解析前向引用
from typing import get_type_hints
get_type_hints(Foo.bar)

该方案仅适合特殊场景使用，远不如__future__ annotations便捷。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者whoami