为何在类方法中仅赋值两个泛型TypeVar之一时mypy会报错？

环境：Python 3.10.6，mypy 0.990

可正常通过mypy检查的示例 #

示例1：单泛型类的empty方法 #

from typing import Generic, TypeVar

T = TypeVar('T')
class Maybe(Generic[T]):
    def __init__(self, val: T):
        self._val = val
    
    @classmethod
    def empty(cls):
        return cls(None)

示例2：双泛型类的empty方法 #

from typing import Generic, TypeVar

U = TypeVar('U')
V = TypeVar('V')
class Example(Generic[U, V]):
    def __init__(self, a: U, b: V):
        self._a = a
        self._b = b
    
    @classmethod
    def empty(cls):
        return cls(None, None)

示例3：双泛型类的常规构造方法 #

from typing import Generic, TypeVar

U = TypeVar('U')
V = TypeVar('V')
class Example(Generic[U, V]):
    def __init__(self, a: U, b: V):
        self._a = a
        self._b = b

    @classmethod
    def both(cls, val: U, b: V):
        return cls(val, b)

触发mypy错误的示例 #

执行以下代码时，mypy会返回错误：error: Argument 2 to "Example" has incompatible type "None"; expected "V" [arg-type]

from typing import Generic, TypeVar

U = TypeVar('U')
V = TypeVar('V')
class Example(Generic[U, V]):
    def __init__(self, a: U, b: V):
        self._a = a
        self._b = b

    @classmethod
    def first(cls, val: U):
        return cls(val, None)

原因分析 #

mypy对泛型类的类型推断逻辑是：泛型参数（比如U、V）要么全部通过输入推断，要么被显式绑定到具体类型，不允许部分绑定、部分留空的混合场景。

在报错的first方法中：

1. 传入的val: U会让mypy将U绑定到具体类型（比如调用时传int，U就是int）；
2. 但V没有任何输入参数来推断其类型，也没有显式指定；
3. 同时默认的TypeVar不包含None类型，传入None不符合V的类型约束，因此mypy抛出类型不兼容的错误。

而前面通过检查的示例：

• 示例1、2的empty方法中，所有泛型参数都通过None绑定到NoneType，没有部分绑定的情况；
• 示例3的both方法中，U和V都通过输入参数完成类型推断，类型完全匹配，因此不会报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Blake