如何为函数内部定义并返回的类X添加正确的类型标注？

更新：正如chepner在评论中指出的，在函数内创建类并非良策，其运行速度比其他解决方案慢10到80倍。可查看我自答中的性能对比，其中也展示了类型标注的实现方法。

你编写的代码中，函数get_an_x返回一个内部定义的类X作为结构体，但直接用type或type[X]做返回类型标注无法让类型检查器识别X的属性，这里提供两种可行的解决方案：

方案一：使用协议（Protocol）定义类结构 #

在函数外部先定义一个协议，描述X类的属性结构，然后将函数返回类型标注为该协议的类型对象，这样类型检查器就能识别类的属性：

from typing import Protocol, Type

class XProtocol(Protocol):
    foo: int
    bar: str
    baz: None | int | str  # 根据实际允许的类型调整

def get_an_x() -> Type[XProtocol]:
    class X:
        foo = 1
        bar = 'Hello'
        baz = None
    return X

方案二：使用字符串延迟注解 #

利用Python的字符串注解特性，直接将返回类型标注为'type[X]'，让类型检查器在解析时能关联到函数内部的X类，不过这种方式的兼容性不如协议方案：

from typing import Type

def get_an_x() -> 'type[X]':
    class X:
        foo = 1
        bar = 'Hello'
        baz = None
    return X

补充说明 #

• 直接用type做返回类型过于宽泛，类型检查器无法推断具体的属性信息；
• 直接写type[X]会报错，因为X是函数内部定义的类，外部作用域无法识别，字符串注解则能延迟类型解析，避开这个问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user1658543