类型注解与工程规范

类型注解是 Python 工程的标配（大项目必用），工程规范决定协作质量。面试主线：typing 怎么用、工程怎么搭（虚拟环境、包管理、工具链）。

类型注解基础

def fetch(user_id: int, tag: str | None = None) -> dict[str, str]:
    ...

运行时不强制，注解是给类型检查器（mypy/pyright）和 IDE 用的
str | None（3.10+）等价于 Optional[str]

typing 常用工具

工具	用途
`Optional[X]`	X 或 None
`Union[A, B]` / `A \| B`	联合类型
`list[str]` / `dict[str, int]`	泛型容器（3.9+ 直接用小写）
`TypeVar`	泛型变量（函数内类型关联）
`Protocol`	结构化类型（鸭子类型标注，见设计模式篇）
`TypedDict`	dict 的键类型约束
`Literal["a", "b"]`	字面量取值限制
`Callable[[int], str]`	函数类型

from typing import TypeVar

T = TypeVar("T")

def first(items: list[T]) -> T:   # 输入输出类型关联
    return items[0]

first([1, 2])    # 推断返回 int
first(["a"])     # 推断返回 str

PEP8 与代码规范

维度	规范
命名	类 PascalCase、函数/变量 snake_case、常量 UPPER
行宽	79/88 字符（black 默认 88）
import	标准库、第三方、本地三组，每组按字母序
空格	运算符两侧、逗号后
类型	公共 API 必须注解

工具链：black（格式化）、ruff（lint + 格式化，替代 flake8/isort）、mypy/pyright（类型检查）。现代项目用 ruff 一把梭。

虚拟环境

虚拟环境隔离依赖，避免全局污染：

python -m venv .venv          # 标准库方案
source .venv/bin/activate     # Windows: .venv\Scripts\activate

uv venv                       # uv 方案, 更快

包管理：pip 与 uv

维度	pip	uv
定位	标准包管理器	新一代全能工具（Rust 实现，快 10-100 倍）
虚拟环境	需 venv 配合	内置
依赖锁	requirements.txt 手工	uv.lock 自动生成
项目配置	setup.py/setuptools	pyproject.toml

pyproject.toml 是现代的工程配置中心（PEP 621）：项目元数据、依赖、构建工具、ruff/black 配置全在里面。

uv init myapp && cd myapp
uv add fastapi uvicorn        # 装依赖并写进 pyproject
uv run uvicorn main:app       # 在虚拟环境里跑

面试追问

类型注解是强制的吗？ 运行时不是（Python 动态类型），但类型检查器在 CI 强制。大项目标配
TypeVar 干什么？ 泛型类型变量，让函数输入输出类型关联。first(list[T]) -> T
Protocol 和 ABC 的区别？ Protocol 结构匹配不强制继承（鸭子类型标注），ABC 显式继承。见设计模式篇
uv 比 pip 强在哪？ Rust 实现快一个数量级，内置虚拟环境和锁文件，pyproject.toml 一体化
工程规范工具链？ ruff（lint+格式）、black（格式）、mypy/pyright（类型）、uv（包管理+环境）