为何给TypeVar添加bound会导致mypy无法识别该Protocol？

问题场景 #

以下代码中，func()内的x: Foo[V] = Bar[V]()赋值无法通过类型检查，但如果移除K的bound=int限制，赋值就能正常通过：

from typing import Generic, Protocol, TypeVar
T = TypeVar("T")
V = TypeVar("V")
K = TypeVar("K", bound=int)  # 带绑定的TypeVar

class Gen(Generic[T, K]):
    ...

class Foo(Protocol[T]):
    def g(self, t: Gen[T, K]) -> T:
        ...

class Bar(Generic[T]):
    def g(self, t: Gen[T, K]) -> T:
        raise RuntimeError

def func(v: V) -> None:
    x: Foo[V] = Bar[V]()  # 此处类型检查失败

核心原因 #

本质是Protocol的子类型检查规则和带绑定TypeVar的作用范围共同导致的：

• 当K带bound=int时，Foo[T]这个Protocol对g方法的要求是：它必须能接受任意满足K <= int的Gen[T, K]实例（也就是所有int子类对应的Gen对象）。
• 而Bar[T]的g方法虽然签名看起来一致，但Bar并没有把K作为自己的泛型参数。类型检查器会认为，Bar[T].g只能接受某个特定的K（符合int绑定的具体类型），而非所有符合约束的K。
• Protocol要求实现类的方法参数类型必须满足逆变兼容：实现类的参数类型要能覆盖Protocol参数类型能接受的所有值。显然Bar[T].g做不到这一点，因此类型检查不通过。

当移除bound=int限制后，K变成无约束的TypeVar，此时Gen[T, K]可以匹配任何类型。Bar[T].g的参数类型和Foo[T].g的参数类型完全兼容，类型检查器会认为两者签名一致，因此赋值通过。

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