如何为Python中泛型类型到实例的映射方法正确添加类型提示？

现有如下继承结构：

class S:
    ...

class A(S):
    ...

class B(S):
    ...

我想实现一个封装字典的类Foo，字典的键是S的子类类型（比如A、B），值是对应子类的实例（比如A()、B()）。我尝试写了如下代码，但希望静态分析工具能识别get方法返回的是输入类型的具体实例，而不是仅父类S的实例：

class Foo:
    T = TypeVar('T', bound=S)

    items: dict[type[T], T] = dict()

    def get(self, t: type[T]) -> T:
        return self.items[t]

请问该如何正确编写类型提示？

你原来的写法存在问题：类级别的TypeVar无法在实例层面动态关联字典键和值的类型。下面是两种正确的实现方式：

方式一：基于方法级TypeVar #

from typing import TypeVar, Type

class S:
    ...

class A(S):
    ...

class B(S):
    ...

# 定义绑定到S的TypeVar，作用域覆盖方法
T = TypeVar('T', bound=S)

class Foo:
    # 字典基础类型标注为S子类类型到S实例的映射
    items: dict[type[S], S] = {}

    def get(self, t: type[T]) -> T:
        # 类型断言告知静态分析工具返回值的具体类型
        return self.items[t]  # type: ignore

方式二：用Generic约束类 #

from typing import TypeVar, Generic, Type

class S:
    ...

class A(S):
    ...

class B(S):
    ...

T = TypeVar('T', bound=S)

# 用Generic约束类，让类和TypeVar关联
class Foo(Generic[T]):
    items: dict[type[S], S] = {}

    def get(self, t: Type[T]) -> T:
        return self.items[t]  # type: ignore

关键说明 #

• 字典的基础类型标注为dict[type[S], S]，因为它存储的是所有S子类的类型与对应实例的映射。
• get方法中的type[T]会让静态分析工具将输入的子类类型（比如A）和返回值的实例类型（A的实例）绑定，这样调用foo.get(A)时，工具能识别返回的是A实例而非S实例。
• # type: ignore是必要的：静态分析工具无法自动确认字典中存在对应类型的实例，需要开发者保证业务逻辑的正确性。

如果使用Python 3.10及以上版本，可省略Type导入，直接用type[T]写法，和示例一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bossi