类型提示中的可选联合

Question

在类型提示系统中，Optional[T] 被认为等同于 Union[T, None]。

对于多个类型参数是否也适用呢？例如，Optional[T,U] 是否可以拆分为 Union[T,U,None]，还是需要写成 Optional[Union[T,U]]。

- flakes

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似乎 Optional[int, str] 会导致 TypeError。然而，Union[None, int, str] 占用的空间比更易读的 Optional[Union[int, str]] 少。 - GeeTransit

这里最重要的一点是，如果你有一个函数，其参数可以是多种类型之一或者为空，那么你应该更加明确这个类型的含义。Username = typing.TypeVar('Username', str); UserId = typing.TypeVar('UserId', int); UserIdentifier = typing.Union[Username, UserId]; Optional[UserIdentifier] 现在就有了明确的含义。 - Adam Smith

@AdamSmith 我有一个试验性的用例需要对数据库条目进行变异。我想为数据类中的任何字段指定三种可能的状态，其中数据类表示对数据库条目的变异。假设字段t是类型T。要么t为T，因此存在并且需要更新，要么t为None，应将其忽略，要么t是某个标记类type(Removal)，需要删除。我的字段看起来像foo: Optional[Union[str, Removal]]。有没有更清晰的方法来重用这种键入格式？以某种方式得到说foo: Modifiable[str]? - flakes

@flakes 当然可以！类型只是像其他对象一样的东西。Modifiable = Optional[Union[str, Removal]] 是有效的。 - Adam Smith

如果您想要明确指定可修改的类型（例如 Modifiable[str] 或 Modifiable[int]），那么可以按照 Python 内部定义 Union 或 Optional 的方式进行定义。请参见 https://gitlab.com/snippets/1836727。 - Adam Smith

@AdamSmith 太棒了！谢谢你！ - flakes

Answer 1

您可以将typing库视为声明特定类型的规范。如果某些内容在规范中未定义，则最好假设它是未定义的行为。

然而，在Python和类型注释方面，我们有一种静态类型检查器mypy。因此，为了回答您的问题或仅编程检查类型，我们可以使用它并查看它是否显示任何警告。

以下是一个示例：

$ cat check_optional.py 
import typing
def fn(x: typing.Optional[int, str]):
    pass
$ mypy check_optional.py 
check_optional.py:3: error: Optional[...] must have exactly one type argument

所以，从mypy的角度来看，即使在typing库中声明它没有问题，Optional[T, U]也是不可能的。

此外，从“函数式编程”角度来看，Optional和Union都是两个独立但众所周知且定义良好的monads。两个monad（Union[T, U, None]）的组合是另一个monad，但是其行为与Optional不同，因此不应该以此命名。换句话说，Union[T, U, None]等同于（=相同于）Optional[Union[T, U]]，但与一般的Optional[X]不同。

- Vladimir

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谢谢你的mypy教程，我会在将来使用它！在最后的评论中，您是不是想写Union[T, U, None]和可选项不同？ - flakes

很高兴听到这个消息！在最后一段中，我的意思是 Union[T, U, None] 与 Optional[Union[T, U]] 是同构的（即相同），但不同于一般的 Optional[X]。 - Vladimir

PEP 604 明确指出 None | x == Union[None, x] == Optional[x]。 - cowlinator

确实如此。但并没有解释问题。 - Chiffa