如何让函数返回与基类重写方法对应的实例类型？

要实现让fn的返回值类型自动对应参数子类中get_type返回的类的实例，需要通过泛型抽象类和绑定的类型变量来实现，具体步骤如下：

1. 调整类型变量与抽象基类定义 #

首先定义一个绑定到任意类型的TypeVar，并让MyClass成为泛型抽象类，将类型变量关联到get_type的返回类型：

from abc import ABC, abstractmethod
from decimal import Decimal
from fractions import Fraction
from typing import Type, TypeVar, Generic

# 定义类型变量，代表get_type返回类的实例类型
InstanceT = TypeVar('InstanceT')

class MyClass(ABC, Generic[InstanceT]):
    @classmethod
    @abstractmethod
    def get_type(cls) -> Type[InstanceT]:
        ...

2. 子类继承时指定具体类型 #

每个子类继承MyClass时，明确指定对应的实例类型（即get_type要返回的类）：

class MyDecimalSubclass(MyClass[Decimal]):
    @classmethod
    def get_type(cls) -> Type[Decimal]:
        return Decimal

class MyFractionSubclass(MyClass[Fraction]):
    @classmethod
    def get_type(cls) -> Type[Fraction]:
        return Fraction

3. 为函数fn添加泛型类型注解 #

让fn接收泛型参数InstanceT，并将参数类型指定为MyClass[InstanceT]，返回值类型直接设为InstanceT：

def fn(arg: MyClass[InstanceT]) -> InstanceT:
    value = arg.get_type()("100")
    return value

最终完整代码 #

from abc import ABC, abstractmethod
from decimal import Decimal
from fractions import Fraction
from typing import Type, TypeVar, Generic

InstanceT = TypeVar('InstanceT')

class MyClass(ABC, Generic[InstanceT]):
    @classmethod
    @abstractmethod
    def get_type(cls) -> Type[InstanceT]:
        ...

class MyDecimalSubclass(MyClass[Decimal]):
    @classmethod
    def get_type(cls) -> Type[Decimal]:
        return Decimal

class MyFractionSubclass(MyClass[Fraction]):
    @classmethod
    def get_type(cls) -> Type[Fraction]:
        return Fraction

def fn(arg: MyClass[InstanceT]) -> InstanceT:
    value = arg.get_type()("100")
    return value

my_fraction = fn(MyFractionSubclass())  # 类型推断为Fraction
my_decimal = fn(MyDecimalSubclass())    # 类型推断为Decimal

print(my_fraction, my_decimal)

为什么原方案不生效？ #

• 原代码中的TypeVar没有与MyClass绑定，类型检查器无法将子类的get_type返回类型与函数返回值关联起来。
• "arg.get_type()()"这种写法不属于Python类型注解的合法语法，类型检查器无法解析这种动态表达式。

后续新增MyClass子类时，只需要在继承时指定对应的实例类型即可，类型检查器会自动推断fn的返回值类型。

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