Python类继承时如何优化返回类实例方法的类型提示

要实现子类调用父类类方法时，类型检查器自动识别返回值为对应子类类型，不需要在每个子类重复重写方法，有两种标准实现方案：

方案1：Python 3.11+ 直接使用Self类型 #

Python 3.11 标准库typing模块新增了专门用于标记「当前类实例」的Self类型，是最简洁的实现方式：

from random import randint
from typing import Self


class Person:
    def __init__(self, name: str, age: int):
        self.name = name
        self.age = age

    @classmethod
    def get_random_person(cls) -> Self:
        return cls("Random Guy", randint(18, 65))


class Player(Person):
    pass


def welcome_player(player: Player):
    print(f"Welcome {player.name}")


player = Player.get_random_person()
welcome_player(player)

用mypy检测上述代码不会抛出任何类型错误，Player.get_random_person()的返回值会被自动识别为Player类型。

方案2：兼容Python 3.6+ 旧版本的泛型实现 #

如果需要兼容低于3.11的Python版本，可以通过TypeVar绑定父类类型的方式实现相同效果：

from random import randint
from typing import TypeVar

# 定义绑定到Person类的泛型参数
T = TypeVar("T", bound="Person")


class Person:
    def __init__(self, name: str, age: int):
        self.name = name
        self.age = age

    # 给cls参数标注泛型类型，返回值对应泛型代表的子类实例
    @classmethod
    def get_random_person(cls: type[T]) -> T:
        return cls("Random Guy", randint(18, 65))


class Player(Person):
    pass


def welcome_player(player: Player):
    print(f"Welcome {player.name}")


player = Player.get_random_person()
welcome_player(player)

最初的写法里，把方法返回值标注为Person，类型检查器会默认所有子类调用该方法的返回值都是父类Person实例，无法自动推断为子类类型，因此会抛出类型不匹配错误。
上述两种方案都可以让类型检查器追踪调用方法的类，自动匹配返回值为对应的类类型，不管Person被多少个子类继承，都不需要额外在子类中重写方法补充类型注解，完全避免冗余代码。

注意：如果使用旧版本方案，在Python 3.7及以上版本，可以通过开头添加from __future__ import annotations，把TypeVar的bound参数从字符串"Person"改为直接写Person，避免前向引用报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jean-Francois T.