如何为Python类中所有方法统一添加带int类型注解的参数a？

我定义了如下包含三个方法的类A：

class A:
  def func_1(self, a: int, b: int):
    print(a, b)
  def func_2(self, a: int, c: int):
    print(a, c)
  def func_3(self, a: int, d: int):
    print(a, d)

我希望避免重复编写a: int，请问是否有办法为这三个方法统一添加带int类型注解的参数a？目前我已搭建如下类装饰器框架：

def cls_decorator(cls):
  for key, value in cls.__dict__.items():
    if callable(value):
      print(key, value, value.__dict__) # need to add `a: int` to functions here
  return cls

@cls_decorator
class A:
   ...

可以借助Python的inspect模块修改函数签名，结合functools.wraps保留原方法元信息，完成统一添加参数的需求。修改后的装饰器代码如下：

import inspect
import functools

def cls_decorator(cls):
    for name, method in cls.__dict__.items():
        # 跳过特殊方法和非可调用属性
        if not callable(method) or name.startswith('__'):
            continue
        
        # 获取原方法的签名
        sig = inspect.signature(method)
        # 定义要添加的参数：a，类型注解为int，位置参数/关键字参数类型
        new_param = inspect.Parameter(
            'a',
            inspect.Parameter.POSITIONAL_OR_KEYWORD,
            annotation=int
        )
        
        # 将a插入到self参数之后（实例方法默认第一个参数是self）
        params = list(sig.parameters.values())
        if params and params[0].name == 'self':
            params.insert(1, new_param)
        else:
            params.insert(0, new_param)
        
        # 生成新的方法签名
        new_sig = sig.replace(parameters=params)
        
        # 包装原方法，保留元信息
        @functools.wraps(method)
        def wrapped(*args, **kwargs):
            return method(*args, **kwargs)
        
        # 为包装后的方法设置新签名和注解
        wrapped.__signature__ = new_sig
        wrapped.__annotations__['a'] = int
        wrapped.__annotations__.update(method.__annotations__)
        
        # 替换类中的原方法
        setattr(cls, name, wrapped)
    return cls

使用这个装饰器后，你可以在类A的方法中直接省略a: int的定义：

@cls_decorator
class A:
    def func_1(self, b: int):
        print(a, b)
    def func_2(self, c: int):
        print(a, c)
    def func_3(self, d: int):
        print(a, d)

关键说明 #

1. 签名调整：通过inspect模块修改方法参数列表，确保a参数插入到self之后，符合实例方法的参数顺序规范。
2. 元信息保留：用functools.wraps保留原方法的名称、文档字符串等属性，避免破坏类方法的原有特性。
3. 注解同步：手动更新__annotations__字典，保证a的类型注解被正确添加，同时保留原方法的其他类型注解。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者apostofes