对象注解属性的最佳实践¶
- 作者:
Larry Hastings
在 Python 3.10 以上版本中访问对象的注解字典¶
Python 3.10 在标准库中加入了一个新函数:inspect.get_annotations()
。在 Python 3.10 以上的版本中,调用该函数就是访问对象注解字典的最佳做法。该函数还可以“解析”字符串形式的注解。
有时会因为某些原因看不到 inspect.get_annotations()
,也可以直接访问 __annotations__
数据成员。这方面的最佳实践在 Python 3.10 中也发生了变化:从 Python 3.10 开始,Python 函数、类和模块的 o.__annotations__
保证 可用。如果确定是要查看这三种对象,只要利用 o.__annotations__
读取对象的注释字典即可。
不过其他类型的可调用对象可能就没有定义 __annotations__
属性,比如由 functools.partial()
创建的可调用对象。当访问某个未知对象的 __annotations__
时,Python 3.10 以上版本的最佳做法是带三个参数去调用 getattr()
,比如 getattr(o, '__annotations__', None)
。
在 Python 3.10 之前,在一个未定义标注但具有定义了标注的父类的类上访问 __annotations__
将返回父类的 __annotations__
。 在 Python 3.10 和更新的版本中,子类的标注将改为一个空字典。
在 Python 3.9 及更早的版本中访问对象的注解字典¶
在 Python 3.9 及之前的版本中,访问对象的注解字典要比新版本中复杂得多。这个是 Python 低版本的一个设计缺陷,特别是访问类的注解时。
要访问其他对象——函数、可调用对象和模块——的注释字典,最佳做法与 3.10 版本相同,假定不想调用 inspect.get_annotations()
:你应该用三个参数调用 getattr()
,以访问对象的 __annotations__
属性。
不幸的是,对于类而言,这并不是最佳做法。因为 `__annotations__
是类的可选属性,并且类可以从基类继承属性,访问某个类的 __annotations__
属性可能会无意间返回 基类 的注解数据。例如:
class Base:
a: int = 3
b: str = 'abc'
class Derived(Base):
pass
print(Derived.__annotations__)
如此会打印出 Base
的注解字典,而非 Derived
的。
若要查看的对象是个类(isinstance(o, type)
),代码不得不另辟蹊径。这时的最佳做法依赖于 Python 3.9 及之前版本的一处细节:若某个类定义了注解,则会存放于字典 __dict__
中。由于类不一定会定义注解,最好的做法是在类的 dict 上调用 get
方法。
综上所述,下面给出一些示例代码,可以在 Python 3.9 及之前版本安全地访问任意对象的 __annotations__
属性:
if isinstance(o, type):
ann = o.__dict__.get('__annotations__', None)
else:
ann = getattr(o, '__annotations__', None)
运行之后,ann
应为一个字典对象或 None
。建议在继续之前,先用 isinstance()
再次检查 ann
的类型。
请注意,有些特殊的或畸形的类型对象可能没有 __dict__
属性,为了以防万一,可能还需要用 getattr()
来访问 __dict__
。
解析字符串形式的注解¶
有时注释可能会被“字符串化”,解析这些字符串可以求得其所代表的 Python 值,最好是调用 inspect.get_annotations()
来完成这项工作。
如果是 Python 3.9 及之前的版本,或者由于某种原因无法使用 inspect.get_annotations()
,那就需要重现其代码逻辑。建议查看一下当前 Python 版本中 inspect.get_annotations()
的实现代码,并遵照实现。
简而言之,假设要对任一对象解析其字符串化的注释 o
:
如果
o
是个模块,在调用eval()
时,o.__dict__
可视为globals
。如果
o
是一个类,在调用eval()
时,sys.modules[o.__module__].__dict__
视作globals
,dict(vars(o))
视作locals
。如果
o
是一个用functools.update_wrapper()
、functools.wraps()
或functools.partial()
封装的可调用对象,可酌情访问o.__wrapped__
或o.func
进行反复解包,直到你找到未经封装的根函数。如果
o
为可调用对象(但不是类),则在调用eval()
时可以使用o.__globals__
作为 globals。
但并不是所有注解字符串都可以通过 eval()
成功地转化为 Python 值。理论上,注解字符串中可以包含任何合法字符串,确实有一些类型提示的场合,需要用到特殊的 无法 被解析的字符串来作注解。比如:
在 Python 支持 PEP 604 的联合类型
|
(Python 3.10) 之前使用它。运行时用不到的定义,只在
typing.TYPE_CHECKING
为 True 时才会导入。
如果 eval()
试图求值,将会失败并触发异常。因此,当要设计一个可采用注解的库 API ,建议只在调用方显式请求的时才对字符串求值。
任何版本 Python 中使用 __annotations__
的最佳实践¶
应避免直接给对象的
__annotations__
成员赋值。请让 Python 来管理__annotations__
。如果直接给某对象的
__annotations__
成员赋值,应该确保设成一个dict
对象。如果直接访问某个对象的
__annotations__
成员,在解析其值之前,应先确认其为字典类型。应避免修改
__annotations__
字典。应避免删除对象的
__annotations__
属性。
__annotations__
的坑¶
在 Python 3 的所有版本中,如果对象没有定义注解,函数对象就会直接创建一个注解字典对象。用 del fn.__annotations__
可删除 __annotations__
属性,但如果后续再访问 fn.__annotations__
,该对象将新建一个空的字典对象,用于存放并返回注解。在函数直接创建注解字典前,删除注解操作会抛出 AttributeError
异常;连续两次调用 del fn.__annotations__
一定会抛出一次 AttributeError
异常。
以上同样适用于 Python 3.10 以上版本中的类和模块对象。
所有版本的 Python 3 中,均可将函数对象的 __annotations__
设为 None
。但后续用 fn.__annotations__
访问该对象的注解时,会像本节第一段所述那样,直接创建一个空字典。但在任何 Python 版本中,模块和类均非如此,他们允许将 __annotations__
设为任意 Python 值,并且会留存所设值。
如果 Python 会对注解作字符串化处理(用 from __future__ import annotations
),并且注解本身就是一个字符串,那么将会为其加上引号。实际效果就是,注解加了 两次 引号。例如:
from __future__ import annotations
def foo(a: "str"): pass
print(foo.__annotations__)
这会打印出 {'a': "'str'"}
。这不应算是个“坑”;只是因为可能会让人吃惊,所以才提一下。