教你用Type Hint提高Python程序开发效率

简介

Type Hint（或者叫做PEP-484）提供了一种针对Python程序的类型标注标准。

为什么使用Type Hint？对于动态语言而言，常常出现的情况是当你写了一段代码后，隔段时间你可能忘记这个方法的原型是什么样子的了，你也不清楚具体应该传入什么类型的参数，这样往往需要你去阅读代码才能定义每个类型具体是什么。或者当你使用一个文档并不是特别完全的第三方库，你不知道这个库应该如何使用，这都会很痛苦。

现在，借助Type Hint，你可以实现：

 1、实现类型检查，防止运行时出现的类型不符合情况。  


 2、作为文档附加属性，方便开发者调用时传入传出的参数类型。  


 3、提升IDE的检查机制，在智能提示时更快给出提示和类型检查结果。  

实现这个过程中，你需要使用Python 3.5+中提供的新模块typing。值得注意的是，这个改动并不会影响程序运行，仅仅是为了方便类型检查器实现的。

Type Hint类型检查器

目前，比如JetBrains家的PyCharm已经支持Type Hint语法检查功能，如果你使用了这个IDE，可以通过IDE功能进行实现。如果你像我一样，使用了SublimeText编辑器，那么第三方工具mypy可以帮助到你。AnacondaST3最近要发布的2.0版本也内置了mypy功能的支持，具体的进度可以看一下这个issue。一些其它的Python工具(比如代码提示工具jedi 0.10+)也支持了Type Hint功能。

从简单的例子开始

从简单的例子开始，我们先从一个简单的程序开始，运行环境为Python 3.5.2，使用mypy工具进行检查。

首先通过pip install mypy-lang命令安装mypy工具。注意是mypy-lang，之所以是这样，是因为在pypi里mypy这个名字已经被占用掉了。

接下来，通过mypy检查下面这个文件

    # fib.py
    from typing import Iterator


    def fib(n: int) -> Iterator[int]:
      a, b = 0, 1
      while a < n:
        yield a
        a, b = b, a + b

    i = fib(3.2)
    print(next(i))
    print(next(i))

在命令行中执行命令mypy fib.py，获取返回结果：

    ➜ mypy fib.py
    fib.py:11: error: Argument 1 to "fib" has incompatible type "float"; expected "int"

但是在实际的应用过程中，这个功能在Python里是可以正常运行的：

    ➜ mypy python fib.py
    0
    1

可以看到，mypy工具提示了我们的代码中存在一处类型不匹配的问题，但是如果不进行检查，代码有可能执行出不可预知的结果。

在这个例子里面，我们使用了两种类型，一种是Python基础数据类型，比如str、int等等，这些类型数据是可以直接使用的；另外一种是来自于typing中引入的Iterator，用来表示迭代器类型。另外一个值得注意的是，typing中部分类型也会随时添加，一般我们以演示版本为准。

从简单到复杂，类型组合怎么办？

实际上，在我们使用过程中还有可能传递一些更加复杂的参数类型，比如list类型，tuple类型等等，这类型的数据如何声明呢？我们可以先看一个例子：

    def foo(strings, string_list, count, total):

这个函数的参数我们从字面可以看出来分别是str，元素为str的list类型和两个整数参数。我们假定一个返回值为((int, int), str)，那么这个类型检查可以这样定义：

    from typing import List, Tuple

    Result = Tuple[Tuple[int, int], str]

    def foo(strings: str, lines: List[str], line_number: int, total_lines: int) -> Result:

其它的一些类型提示、协程等等的支持都可以在官方的typing模块文档中进行查看。

关于生产的一些闲扯

我们现在也在进行一些mypy工具在生产环境中的具体使用测试，但是我们也发现了一些存在的问题，比如Python本身的动态语言特性给类型标注就带来了一些麻烦。另外，变量复用导致的类型变换有可能会提示采用新的变量实现。这对于一个已经存在的线上项目来说相对成本较高，我们后续也会在一些新项目中采用这种方式。另外mypy还是一个比较新的项目，本身是拥有一些bug。另外一个是在某些mypy的非类型错误提示其实非常的模糊，导致很多错误有时需要进行人工排查。

不管怎样，即便在mypy存在一些缺陷，但是仍旧是未来非常有潜力的工具，提前了解和应用也能有效的提升程序的强壮性。以上就是利用Type Hint提升Python程序开发效率的全部内容，希望本文对大家使用python有所帮助。