Python 的 typing 模块是在 Python 3.5 中引入的，主要用于支持类型注解（Type Hints），帮助开发者在代码中声明变量、函数参数和返回值的类型。虽然 Python 是一门动态类型语言，类型注解并不会在运行时强制检查类型，但它可以显著提升代码的可读性、可维护性，并与静态类型检查工具（如 mypy）配合使用，发现潜在的类型错误。

以下是对 typing 模块的详细介绍：

---

1. 基本作用

typing 模块提供了一系列工具，用于在代码中添加类型提示。这些提示可以在开发过程中帮助 IDE（比如 PyCharm、VS Code）提供更好的代码补全、错误检测，同时也方便团队协作时明确接口的预期类型。

例如：

def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

• a: int 和 b: int 表示参数 a 和 b 应该是整数。
• -> int 表示函数返回值的类型是整数。

---

2. 常用类型

typing 模块提供了一些内置类型的别名和工具，以下是常见的类型和用法：

基本类型

直接使用 Python 的内置类型（如 int, str, float, bool, list 等）即可：

name: str = "Alice"
age: int = 25

容器类型

typing 提供了泛型支持，用于指定容器内的元素类型：

• List: 列表
• Dict: 字典
• Set: 集合
• Tuple: 元组

示例：

from typing import List, Dict, Set, Tuple

numbers: List[int] = [1, 2, 3]
scores: Dict[str, float] = {"Alice": 95.5, "Bob": 88.0}
unique: Set[int] = {1, 2, 3}
pair: Tuple[str, int] = ("Alice", 25)

可选类型和联合类型

• Optional: 表示一个值可以是某种类型或 None。
• Union: 表示一个值可以是多种类型之一。

示例：

from typing import Optional, Union

def get_name(id: int) -> Optional[str]:
    return "Alice" if id > 0 else None

def process(value: Union[int, str]) -> str:
    return str(value)

注意：从 Python 3.10 开始，可以直接用 | 替代 Union，比如 int | str。

Any 类型

• Any: 表示任意类型，适用于无法确定具体类型的情况。

from typing import Any

data: Any = 42  # 可以是任何值

Callable

• Callable: 用于函数或可调用对象的类型注解。

from typing import Callable

def apply(func: Callable[[int], str], x: int) -> str:
    return func(x)

---

3. 高级用法

类型别名（Type Alias）

可以用 typing 创建自定义类型名称，提升代码可读性：

from typing import List

Vector = List[float]

def scale(scalar: float, vector: Vector) -> Vector:
    return [scalar * x for x in vector]

NewType

• NewType: 创建一个“新类型”，用于区分相同基础类型的不同含义。

from typing import NewType

UserId = NewType("UserId", int)
OrderId = NewType("OrderId", int)

def get_user(id: UserId) -> str:
    return f"User {id}"

user_id = UserId(123)
order_id = OrderId(456)
# get_user(order_id)  # mypy 会报错，因为类型不匹配

Generic（泛型）

支持定义泛型类或函数：

from typing import TypeVar, Generic

T = TypeVar("T")  # 类型变量

class Box(Generic[T]):
    def __init__(self, item: T):
        self.item = item

    def get(self) -> T:
        return self.item

int_box: Box[int] = Box(42)
str_box: Box[str] = Box("hello")

---

4. Python 版本演进

• Python 3.5: 引入 typing 模块。
• Python 3.9: 支持直接用内置类型（如 list[int]）替代 List[int]。
• Python 3.10: 引入 | 操作符替代 Union，如 int | str。
• Python 3.11+: 进一步改进类型系统，支持更多高级特性。

示例（Python 3.9+）：

# 旧写法
from typing import List
def func(items: List[int]) -> None:
    pass

# 新写法
def func(items: list[int]) -> None:
    pass

---

5. 与工具结合

typing 模块通常与静态类型检查工具（如 mypy）一起使用。例如：

pip install mypy
mypy your_script.py

如果类型注解与实际代码不符，mypy 会报错，帮助开发者尽早发现问题。

---

6. 实际应用场景

• 大型项目: 类型注解使代码更易于理解和维护。
• API 设计: 明确函数的输入输出类型。
• 团队协作: 减少因类型假设错误导致的 bug。

---

总结来说，typing 模块是 Python 现代化过程中的重要一环，它让动态类型的 Python 也能享受到静态类型的一些好处，同时保持了语言的灵活性。