Как напечатать функцию, которая принимает вызываемый объект и его аргументы в качестве параметров - например, численное интегрирование функции?

Question

Проблема

У меня есть следующая функция (на основе scipy.integrate.quad):

      def simple_quad(func: Any, a: float, b: float, args: tuple = ()) -> float:
    def strips(n: int):
        for i in range(n):
            x = a + (b - a) * i / n
            yield func(x, *args) * 1 / n

    return sum(strips(1000))

... который в основном оценивает диапазон значений и использует полосы фиксированной ширины для вычисления площади под графиком. При желании параметры могут быть переданы через args кортеж.

Как видите, я сделал несколько начальных подсказок по типам (на самом деле это заглушка .pyi для scipy), однако меня не устраивает, что набор функций func и args слишком расплывчатый. Я хочу, чтобы mypy защитил меня от двух вещей:

1. - это вызываемый объект, который должен иметь первый позиционный параметр, который является, и возвращать float, и может иметь необязательный
   • т.е. f(x:float, ...) -> float по крайней мере
   • Я предполагаю, что он также может иметь **kwargs (хотя не может иметь требуемых параметров только для имени или требуемых позиционных параметров, кроме x)
2. Необязательный позиционный *argsчтобы должны соответствовать содержимому splatted ARGS кортежа

---

Примеры

      def cubic(x: float, a: float, b: float, c: float, d: float) -> float:
    "Function to evaluate a cubic polynomial with coefficients"
    return a + b * x + c * x ** 2 + d * x ** 3

simple_quad(cubic, a=1, b=10, args=(1, 2, 3, 4))  # fine, passes args to a,b,c,d and int is compatible with float signature
simple_quad(cubic, a=1, b=10)  # error from mypy as *args to `cubic` don't have default args so are all required
simple_quad(cubic, a=1, b=10, args=("a", "b", "c", "d"))  # arg length correct but type mismatch since cubic expects floats

x_squared: Callable[[float], float] = lambda x: x * x
simple_quad(x_squared, a=1, b=10, args=())  # should be fine as x_squared doesn't take any positional args other than x

def problematic(x: float, *, y: float) -> float: ...  # can't pass kwargs y via simple_quad, so can't be integrated

---

Что я пробовал

Для func Я пробовал что-то с протоколом и дженериками:

      class OneDimensionalFunction(Protocol, Generic[T]): #double inheritance, although maybe I can get by with a metaclass for Generic
    def __call__(self, x: float, *args: T) -> float: ...

... в надежде, что смогу написать

      def simple_quad(func: OneDimensionalFunction[T], a: float, b: float, args: tuple[T] = ()) -> float:

simple_quad(cubic, 1, 10, 10, (1,2,3,4)) # infer type requirement of args based on signature of func
# or
simple_quad[float,float,float,float](cubic, ...) #pass in additional type info above and beyond the expected Callable[[x:float,...], float]

... у которого есть много проблем, которые я знаю, также протокол не работает с Callable, если, например, я хочу передать лямбду как func.

Я назвал этот Python 3.10, поскольку думаю, что новые переменные спецификации параметров могут помочь, но я видел только те, которые используются в декораторах, поэтому я не уверен, как их здесь применить. Позвольте мне знать ваши мысли

Answer 1

Используйте перегрузки с протоколами. Это не очень хорошо, но позволяет максимально приблизиться к реальной проверке.

      from typing import Protocol, Tuple, Any, overload, Union, Optional


class C1(Protocol):
    def __call__(self, a: float,                   ) -> float: ...
class C2(Protocol):
    def __call__(self, a: float, b: float,         ) -> float: ...
class C3(Protocol):
    def __call__(self, a: float, b: float, c: float) -> float: ...

ET = Tuple[()]
T1 = Tuple[float]
T2 = Tuple[float, float]
T3 = Tuple[float, float, float]

@overload
def quad(func: C1, a: float, b: float, args: Union[ET, T1] = ()) -> float: ...
@overload
def quad(func: C2, a: float, b: float, args: Union[ET, T2] = ()) -> float: ...
@overload
def quad(func: C3, a: float, b: float, args: Union[ET, T3] = ()) -> float: ...

def quad(func: Any, a: float, b: float, args: tuple = ()) -> float:
    return 0


def cubic(a: float, b: float, c: float, *, s: Optional[str] = None) -> float:
    return 0


quad(cubic, 0, 1)