如何为要求固定部分参数类型的Callable添加类型提示？

我需要编写一个包装器函数，接收目标函数、其位置参数和关键字参数并执行。要求目标函数必须包含类型为int的参数a和类型为str的参数b，其余参数类型不限。包装器的示例代码如下：

def wrapper(custom_function: MyType, a: int, b: str, *args, **kwargs) -> float:
    print(a+3)
    print(b)
    return custom_function(a, b, *args, **kwargs)

期望以下测试用例的类型检查结果：

def f1(a: int, b: str) -> float:
    ...

def f2(a: int, b: str, c: float) -> float:
    ...

def f3(a: str, b: str) -> float:
    ...

def f4(a: int, b: str, *args, **kwargs) -> float:
    ...


wrapper(f1, 1, "a")            # 预期：通过
wrapper(f2, 1, "a", 4.6)       # 预期：通过
wrapper(f3, 1, "a")            # 预期：失败（f3的a是str类型，不符合要求）
wrapper(f4, 1, "a", [1, 2, 3]) # 预期：通过

我尝试过两种方案但都不符合需求：

• 使用typing.Protocol和typing.ParamSpec的写法无效，测试1和测试2都失败：

  from typing import ParamSpec, Protocol
  
  P = ParamSpec("P")
  
  class MyType(Protocol):
      def __call__(self, a: int, b: str, P):
          ...
  

• 使用Callable[..., float]的方案无法拦截测试3的错误（类型检查不会失败）：

  from typing import Callable
  
  MyType = Callable[..., float]
  

请问我想要的功能是否可行？

可以通过正确结合ParamSpec和Protocol来实现需求。关键是在Protocol的__call__方法中正确展开ParamSpec的剩余参数，同时指定返回值类型为float。

正确的代码实现如下：

from typing import ParamSpec, Protocol, TypeVar

# 定义返回值类型变量，固定为float也可，用TypeVar更灵活
R = TypeVar("R", bound=float)
P = ParamSpec("P")

class MyType(Protocol[P, R]):
    def __call__(self, a: int, b: str, *args: P.args, **kwargs: P.kwargs) -> R:
        ...

def wrapper(custom_function: MyType[P, float], a: int, b: str, *args: P.args, **kwargs: P.kwargs) -> float:
    print(a + 3)
    print(b)
    return custom_function(a, b, *args, **kwargs)

验证测试用例 #

• 测试1：wrapper(f1, 1, "a") → 类型检查通过，f1的参数符合a:int, b:str的要求，无剩余参数。
• 测试2：wrapper(f2, 1, "a", 4.6) → 类型检查通过，f2在a和b之后有一个float类型的参数c，与ParamSpec匹配。
• 测试3：wrapper(f3, 1, "a") → 类型检查失败，f3的a参数类型是str，与Protocol中要求的int不匹配。
• 测试4：wrapper(f4, 1, "a", [1, 2, 3]) → 类型检查通过，f4支持可变位置参数和关键字参数，与ParamSpec兼容。

1. 错误的Protocol写法：你之前的代码中直接把P放在__call__的参数列表里，这是不正确的用法。ParamSpec需要通过*args: P.args和**kwargs: P.kwargs的形式展开，才能匹配目标函数的剩余参数。
2. Callable[..., float]的局限性：这个类型是一个宽泛的“接受任意参数返回float”的函数类型，它不会检查前两个参数的具体类型，所以无法拦截f3这种参数类型不匹配的情况。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Paulo-99