Python抽象基类能强制函数签名吗？

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提问于 2025-04-18 16:23

假设我定义了一个抽象基类，像这样：

from abc import abstractmethod, ABCMeta

class Quacker(object):
  __metaclass__ = ABCMeta

  @abstractmethod
  def quack(self):
    return "Quack!"

这就确保了任何从Quacker类派生的类都必须实现quack这个方法。但是如果我这样定义：

class PoliteDuck(Quacker):
   def quack(self, name):
     return "Quack quack %s!" % name

d = PoliteDuck()  # no error

我可以创建这个类的实例，因为我提供了quack方法，但函数的签名不匹配。我能理解在某些情况下这可能有用，但我更想确保我能确实调用这些抽象方法。如果函数签名不同，这可能会出错！

所以：我该如何强制要求函数签名匹配呢？如果签名不匹配，我希望在创建对象时能报错，就像我根本没有定义这个方法一样。

我知道这并不是常规做法，而且如果我想要这样的保证，Python其实并不是合适的语言，但这不是重点——这可能吗？

面向对象编程错误处理类继承函数签名类型检查方法实现抽象基类抽象方法

3 个回答

我觉得在基础的 python 语言中，这个问题没有变化，不过我找到了一种可能有用的解决方法。mypy 这个包似乎会强制要求抽象基类和它们的具体实现遵循相同的签名。所以基本上，如果你在抽象基类上定义了一个签名，所有具体类都必须严格按照这个签名来写。

这里有一个例子，在 mypy 中会出错。这个代码来自 mypy 的网站，我为了这个回答做了一些调整。

第一个例子是可以通过的代码。注意 eat 方法的签名是一样的，mypy 不会报错。

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class Animal(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def eat(self, food: str) -> None: pass

    @property
    @abstractmethod
    def can_walk(self) -> bool: pass

class Cat(Animal):
    def eat(self, food: str) -> None:
        pass  # Body omitted

    @property
    def can_walk(self) -> bool:
        return True


y = Cat()     # OK

但是我们稍微改一下这个代码，结果 mypy 就会报错了：

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class Animal(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def eat(self, food: str) -> None: pass

    @property
    @abstractmethod
    def can_walk(self) -> bool: pass

class Cat(Animal):
    def eat(self, food: str, drink: str) -> None:
        pass  # Body omitted

    @property
    def can_walk(self) -> bool:
        return True


y = Cat()     # Error

Mypy 仍然在不断完善中，但在这个情况下它是有效的。有一些特殊情况可能会漏掉某些签名变体，但总体来说，它在大多数实际应用中都能正常工作。

回答于 2025-04-18 由 Python大师

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我建议你看看pylint这个工具。我把你的代码用它进行了一下静态分析，在你定义quack()方法的那一行，它给出了报告：

Argument number differs from overridden method (arguments-differ)

(https://en.wikipedia.org/wiki/Pylint)

回答于 2025-04-18 由 Python大师

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情况比你想的还要糟糕。抽象方法只通过名字来跟踪，所以你甚至不需要把 quack 定义成一个方法，就可以创建子类的实例。

class SurrealDuck(Quacker):
    quack = 3

d = SurrealDuck()
print d.quack   # Shows 3

系统里没有任何东西强制要求 quack 必须是一个可调用的对象，更不用说它的参数要和抽象方法的原始参数匹配了。最好的办法是你可以继承 ABCMeta，然后自己添加代码来比较子类和父类中方法的参数类型，但这实现起来并不简单。

（目前，把某个东西标记为“抽象”，实际上只是把名字添加到父类的一个冻结集合属性中（Quacker.__abstractmethods__）。让一个类可以实例化其实只需要把这个属性设置为空的可迭代对象，这在测试时很有用。）

回答于 2025-04-18 由 Python大师

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Python抽象基类能强制函数签名吗？

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