如何为泛型类中的受限方法添加类型提示？

我有一个仅适用于泛型类受限子集的Python方法。举个构造示例，希望以下代码中的Spam.floatify仅对Spam[int]实例可用，同时允许Spam[str]实例存在：

class Spam[T]:
    def __init__(self, ham: T) -> None:
        self.ham: T = ham

    def floatify(self) -> float:
        return float(self.ham) # 对int实例没问题，但str实例调用时本该报错却没报

Spam(0).floatify()
Spam("eggs")
Spam("eggs").floatify() # 此处应该触发类型检查错误，但当前代码不会

解决方案 #

要实现这种仅针对特定泛型参数子集开放方法的类型约束，有两种简单可行的方式：

方案一：用Self限定方法的可用实例类型

通过给floatify方法的self参数指定Self[int]类型，直接让类型检查器明确：只有Spam[int]实例才能调用该方法。

from typing import Generic, Self, TypeVar

T = TypeVar('T')

class Spam(Generic[T]):
    def __init__(self, ham: T) -> None:
        self.ham: T = ham

    def floatify(self: Self[int]) -> float:
        return float(self.ham)

# 合法：Spam[int]可以调用floatify
Spam(0).floatify()
# 合法：允许实例化Spam[str]
Spam("eggs")
# 类型检查器报错：Spam[str]不存在floatify方法
Spam("eggs").floatify()

方案二：重载泛型类定义

利用@overload专门为Spam[int]声明包含floatify方法的类结构，类型检查器会以重载声明为准，限制方法的调用范围。

from typing import Generic, TypeVar, overload

T = TypeVar('T')

# 重载声明：只有Spam[int]拥有floatify方法
@overload
class Spam[int]:
    def floatify(self) -> float: ...

class Spam(Generic[T]):
    def __init__(self, ham: T) -> None:
        self.ham: T = ham

    def floatify(self) -> float:
        return float(self.ham)

# 合法调用
Spam(0).floatify()
# 合法实例化
Spam("eggs")
# 类型检查器报错：Spam[str]无floatify方法
Spam("eggs").floatify()

以上两种方案都能被Mypy、Pyright等主流类型检查器识别，既保证Spam[int]可以正常使用floatify，又能拦截其他泛型实例对该方法的非法调用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Anerdw