如何用Python typing.TypeVar指定继承多个基类的类型约束？

我们知道Python的TypeVar可以通过bound参数设置类型约束，示例如下：

from typing import TypeVar

class A:
    pass

T = TypeVar("T", bound=A)

def foo(_: T) -> None:
    pass

class B(A):
    pass

class C:
    pass

foo(B())  # OK
foo(C())  # error: Value of type variable "T" of "foo" cannot be "C"

现在需要实现的是：如何表示任意同时继承自X和Y的类型T？

初步尝试通过创建一个同时继承X和Y的中间类XY，再将TypeVar的bound设为XY，但这种方案无效：

from typing import TypeVar

class X:
    pass

class Y:
    pass

class XY(X, Y):
    pass

T = TypeVar("T", bound=XY)

def foo(_: T) -> None:
    pass

class MyClass(X, Y):
    pass

foo(MyClass())  # error: Value of type variable "T" of "foo" cannot be "MyClass"

因为MyClass并非XY的子类，mypy会正确报错。实际场景中，若存在多个基类（X1、X2……Xn），为每个组合创建中间类完全不现实。本质上想要实现类似如下虚构代码的效果：

T = TypeVar("T", bound=(X, Y))  # Not allowed

def foo(x: T):
    assert isinstance(x, X)
    assert isinstance(x, Y)

解决方案 #

方法1：使用Protocol（推荐） #

利用typing.Protocol定义一个同时兼容X和Y的协议，让TypeVar绑定这个协议。协议会自动检查类型是否实现了X和Y的所有成员，自然覆盖同时继承X和Y的情况：

from typing import TypeVar, Protocol

class X:
    pass

class Y:
    pass

class XYProtocol(Protocol):
    __class__: type[X] & type[Y]  # 若X/Y有特定方法/属性，可在此显式声明以增强检查

T = TypeVar("T", bound=XYProtocol)

def foo(_: T) -> None:
    pass

class MyClass(X, Y):
    pass

foo(MyClass())  # OK

方法2：直接使用交集类型（Python 3.10+） #

Python 3.10及以上版本支持用X & Y表示同时属于X和Y的类型，无需TypeVar就能实现约束，是最简单直接的方式：

class X:
    pass

class Y:
    pass

def foo(_: X & Y) -> None:
    pass

class MyClass(X, Y):
    pass

foo(MyClass())  # OK

方法3：结合TypeVar和交集类型 #

如果需要复用这个复合类型约束，可以将TypeVar的bound设为X & Y：

from typing import TypeVar

class X:
    pass

class Y:
    pass

T = TypeVar("T", bound=X & Y)

def foo(_: T) -> None:
    pass

class MyClass(X, Y):
    pass

foo(MyClass())  # OK

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bendik