泛型类子类重写__new__时的mypy类型提示错误分析

问题代码 #

from typing import TypeVar, Generic

T = TypeVar("T")

class A():
    pass

class B(A, Generic[T]): 
    def __new__(cls, x: T):
        return super().__new__(cls)

class C(B[T]): 
    def __new__(cls, x: T):
        return super().__new__(cls, x)

mypy错误信息 #

# Argument 1 to "__new__" of "B" has incompatible type "type[C[T]]"; expected "type[B[T]]"  [arg-type]
# Argument 2 to "__new__" of "B" has incompatible type "T"; expected "T"  [arg-type]

用户疑问 #

• 除泛型外，这样重写__new__看似正常，已知type[C]兼容type[B]，为何type[C[T]]与type[B[T]]不兼容？我认为这与协变/逆变无关（已尝试调整）。
• 完全无法理解第二个错误的含义。

补充说明：未找到类似问题，查阅mypy泛型文档也无收获。这可能与mypy文档中“不兼容重写”相关，但错误信息不符，且该重写对__new__正常工作是必要的。

问题解析与解决方案 #

错误1：泛型元类型兼容性问题 #

mypy对泛型类的元类型（type[GenericClass[T]]）的兼容性处理和非泛型类不同。非泛型场景下type[C]是type[B]的子类型，但泛型场景中，mypy默认不将type[C[T]]视为type[B[T]]的子类型——因为B的__new__方法中cls参数被推断为type[B[T]]，子类C传入的cls是type[C[T]]，二者未被mypy识别为兼容。

解决方法是通过绑定的TypeVar显式标注cls的类型范围：

from typing import TypeVar, Generic, Type

T = TypeVar("T")
# 定义绑定到B[T]子类的TypeVar
BSubclass = TypeVar("BSubclass", bound="B[T]")

class A():
    pass

class B(A, Generic[T]): 
    def __new__(cls: Type[BSubclass], x: T) -> BSubclass:
        return super().__new__(cls)

class C(B[T]): 
    def __new__(cls: Type["C[T]"], x: T) -> "C[T]":
        return super().__new__(cls, x)

错误2：“T”类型不兼容的误导性提示 #

这个错误是第一个错误的衍生问题。当mypy无法正确识别cls的类型兼容性时，会破坏泛型上下文的推导，错误地判定传入的T和目标方法期望的T不匹配。只要修复第一个错误，这个提示会自动消失。

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