如何参数化元组类型提示中np.ndarray的返回值数量？

假设有如下带类型提示的代码：

import numpy as np

def func() -> tuple[np.ndarray, np.ndarray, np.ndarray]:
    arr1 = np.empty(shape=(5,))
    arr2 = np.ones(shape=(5,))
    arr3 = np.zeros(shape=(5,))
    return arr1, arr2, arr3

当返回的np.ndarray数量增多时，手动逐个编写类型提示会非常繁琐。有没有办法无需逐个编写，就能为指定数量的np.ndarray添加类型提示？比如类似这种（无法运行的示例写法）：

import numpy as np

def func() -> tuple[*([np.ndarray]*3)]:
    arr1 = np.empty(shape=(5,))
    arr2 = np.ones(shape=(5,))
    arr3 = np.zeros(shape=(5,))
    return arr1, arr2, arr3

1. Python 3.11+：用Unpack实现动态展开（最接近需求） #

Python 3.11引入了Unpack类型，可以配合元组乘法生成指定数量的重复类型，写法完全贴合你的需求：

import numpy as np
from typing import Unpack

def func() -> tuple[Unpack[tuple[np.ndarray]*3]]:
    arr1 = np.empty(shape=(5,))
    arr2 = np.ones(shape=(5,))
    arr3 = np.zeros(shape=(5,))
    return arr1, arr2, arr3

这里tuple[np.ndarray]*3生成包含3个np.ndarray的类型元组，再通过Unpack展开到返回值的tuple类型中，主流类型检查器（如mypy、pyright）均支持该写法。

2. 类型别名简化（兼容旧版本Python） #

如果需要兼容Python 3.11之前的版本，可以定义类型别名复用重复的类型提示，避免重复编写：

import numpy as np
from typing import Tuple

# 定义包含3个np.ndarray的元组类型别名
TripleNDArray = Tuple[np.ndarray, np.ndarray, np.ndarray]

def func() -> TripleNDArray:
    arr1 = np.empty(shape=(5,))
    arr2 = np.ones(shape=(5,))
    arr3 = np.zeros(shape=(5,))
    return arr1, arr2, arr3

后续需要更多数量时，只需修改别名定义即可，比如5个元素就写FiveNDArray = Tuple[np.ndarray, np.ndarray, np.ndarray, np.ndarray, np.ndarray]。

3. 任意数量的简化写法（无需固定数量） #

如果不需要严格限制返回值的元素数量，只需所有元素都是np.ndarray，可以用可变长度元组的类型提示：

import numpy as np

def func() -> tuple[np.ndarray, ...]:
    arr1 = np.empty(shape=(5,))
    arr2 = np.ones(shape=(5,))
    arr3 = np.zeros(shape=(5,))
    return arr1, arr2, arr3

这种写法表示返回一个由任意数量np.ndarray组成的元组，类型检查器会接受所有符合元素类型的元组。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rocajoy