如何在Python Typing中指定F-界多态（引用子类类型）

问题场景 #

我想实现一个带类型安全的可复制接口，写出了以下代码：

from typing import TypeVar, Generic
from abc import abstractmethod

T = TypeVar( "T", bound="Copyable['T']" )

class Copyable( Generic[T] ):
    @abstractmethod
    def Copy( self ) -> T:
        pass

class Example( Copyable[ 'Example' ] ):
    def Copy( self ) -> 'Example':
        return Example()

遇到的报错 #

• Pylance提示：TypeVar bound type cannot be generic
• MyPy提示：error: Type variable "script.example.T" is unbound

额外说明 #

下面这种写法不算解决方案，因为复制Example类型的对象后，返回类型会被降级为Copyable，丢失了具体的类型信息：

class Copyable:
    @abstractmethod
    def Copy( self ) -> Copyable:
        pass

class Example( Copyable ):
    def Copy( self ) -> Copyable:
        return Example()

上下文 #

我需要把这个接口用到一个接收回调函数的类里，回调函数的第一个参数是类本身的实例。这个类支持继承，如果回调函数的类型定义成Callback[ [ Baseclass ], None ]，用派生类的时候就没法直接访问派生类的方法，除非手动做类型转换。

解决方案 #

方案1：用Python 3.11+的Self类型（推荐） #

Python 3.11新增了typing.Self，可以直接表示当前类的实例类型，写法简单还能通过类型检查：

from typing import Self
from abc import abstractmethod

class Copyable:
    @abstractmethod
    def Copy(self) -> Self:
        pass

class Example(Copyable):
    def Copy(self) -> Self:
        return Example()

方案2：调整TypeVar绑定逻辑（兼容旧版Python） #

如果要兼容Python 3.11之前的版本，可以修改TypeVar的绑定方式，避免在bound里用泛型类型：

from typing import TypeVar, Generic
from abc import abstractmethod

# 先声明TypeVar，绑定非泛型的Copyable名称
T = TypeVar("T", bound="Copyable")

class Copyable(Generic[T]):
    @abstractmethod
    def Copy(self) -> T:
        pass

class Example(Copyable["Example"]):
    def Copy(self) -> "Example":
        return Example()

这样写能让Pylance和MyPy都通过检查，同时保留类型信息——调用Example().Copy()时，类型检查器会识别返回值是Example类型，不会降级成Copyable。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sam Coutteau