Boas práticas para anotações

autor:

Larry Hastings

Acessando o dicionário de anotações de um objeto no Python 3.10 e nas versões mais recentes

O Python 3.10 adicionou uma nova função para a biblioteca padrão: inspect.get_annotations(). No Python 3.10 e nas versões mais recentes, chamar esta função é a melhor prática para acessar o dicionário de anotações de qualquer objeto com suporte a anotações. Esta função pode até “destextualizar” anotações textualizadas para você.

Se por alguma razão inspect.get_annotations() não for viável para o seu caso de uso, você pode acessar o membro de dados __annotations__ manualmente. As melhores práticas para isto também mudaram no Python 3.10: a partir do Python 3.10, o.__annotations__ é garantido sempre funcionar em funções, classes e módulos Python. Se você tem certeza que o objeto que você está examinando é um desses três exatos objetos, pode simplesmente usar o.__annotations__ para chegar no dicionário de anotações do objeto.

Contudo, outros tipos de chamáveis – por exemplo, chamáveis criados por functools.partial() – podem não ter um atributo __annotations__ definido. Ao acessar o __annotations__ de um objeto possivelmente desconhecido, as melhores práticas nas versões de Python 3.10 e mais novas é chamar getattr() com três argumentos, por exemplo getattr(o, '__annotations__', None).

Antes de Python 3.10, acessar __annotations__ numa classe que não define anotações mas que possui uma classe base com anotações retorna o __annotations__ da classe pai. A partir do Python 3.10, a anotação da classe filha será um dicionário vazio.

Acessando o dicionário de anotações de um objeto no Python 3.9 e nas versões mais antigas

Em Python 3.9 e versões mais antigas, acessar o dicionário de anotações de um objeto é muito mais complicado que em versões mais novas. O problema é uma falha de design em versões mais antigas do Python, especificamente a respeito de anotações de classe.

As melhores práticas para acessar os dicionários de anotações de outros objetos, funções, outros chamáveis e módulos - são as mesmas melhores práticas para 3.10, supondo que você não esteja chamando inspect.get_annotations(): você deve usar a função getattr() com três argumentos para acessar os atributos do objeto __annotations__.

Infelizmente, essas não são as melhores práticas para classes. O problema é que, como __annotations__ é opcional nas classes, e posto que classes podem herdar atributos das suas classes base, acessar o atributo __annotations__ de uma classe pode inesperadamente retornar o dicionário de anotações de uma classe base. Por exemplo:

class Base:
    a: int = 3
    b: str = 'abc'

class Derived(Base):
    pass

print(Derived.__annotations__)

Isso mostrará o dicionário de anotações de Base, não de Derived.

Seu código terá que ter um caminho de código separado se o objeto que você está examinando for uma classe (isinstance(o, type)). Nesse caso, a melhor prática depende de um detalhe de implementação do Python 3.9 e anteriores: se uma classe tiver anotações definidas, elas serão armazenadas no dicionário __dict__ da classe. Como a classe pode ou não ter anotações definidas, a melhor prática é chamar o método get() no dict da classe.

Considerando tudo isso, aqui está um exemplo de código que acessa de forma segura o atributo __annotations__ em um objeto arbitrário em Python 3.9 e anteriores:

if isinstance(o, type):
    ann = o.__dict__.get('__annotations__', None)
else:
    ann = getattr(o, '__annotations__', None)

Após executar este código, ann deve ser um dicionário ou None. Você é encorajado a fazer uma checagem dupla do tipo de ann utilizando isinstance() antes de uma análise mais aprofundada.

Observe que alguns objetos de tipos exóticos ou malformados podem não ter atributo um __dict__, portanto, para maior segurança, talvez você também queira usar getattr() para acessar __dict__.

Recuperando manualmente anotações transformadas em strings

Em situações em que as anotações podem ter sido transformadas em strings, e caso queira avaliar essas strings para produzir os valores de Python que elas representam, é melhor chamar inspect.get_annotations() para fazer isto por você.

Se estiver usando Python 3.9 ou anterior, ou por algum motivo não puder usar inspect.get_annotations(), será necessário replicar sua lógica. Considere examinar a implementação de inspect.get_annotations() na versão de Python atual e seguir uma abordagem similar.

Resumindo, caso deseje avaliar uma anotação transformada em string em um objeto arbitrário o:

  • Se o for um módulo, use o.__dict__ como globals ao chamar eval().

  • Se o for uma classe, use sys.modules[o.__module__].__dict__ como globals, e dict(vars(o)) como locals, quando chamar eval().

  • Se o for um chamável envolto em um invólucro usando functools.update_wrapper(), functools.wraps() ou functools.partial(), desenvolva-o iterativamente acessando o.__wrapped__ ou o.func conforme apropriado, até encontrar a função raiz.

  • Caso o seja chamável (mas não uma classe), use o.__globals__ como globals quando chamar eval().

Contudo, nem todas strings usadas como anotações podem ser convertidas em valores de Python utilizando eval(). Valores de string poderiam teoricamente conter qualquer string válida, e na prática existem casos válidos para dicas de tipo que requerem anotar com valores de strings que não podem ser executados. Por exemplo:

  • Tipos de união PEP 604 usando |, antes do suporte a isso ser adicionado em Python 3.10.

  • Definições que não são necessárias no ambiente de execução, apenas importadas quando typing.TYPE_CHECKING é verdadeiro.

Caso eval() tente executar tais valores, levantará uma exceção. Então, quando projetar uma biblioteca API que trabalha com anotações, é recomendado que tente executar os valores das strings apenas quando for solicitado explicitamente.

Melhores práticas para __annotations__ em qualquer versão Python

  • Evite atribuir diretamente ao membro __annotations__ dos objetos. Deixe que Python gerenciar a configuração de __annotations__.

  • Se você atribuir diretamente ao membro __annotations__ do objeto, sempre o defina como um objeto dict.

  • Caso acesse diretamente o membro __annotations__ de um objeto, certifique-se de que ele é um dicionário antes de tentar examinar seu conteúdo.

  • Evite modificar o dicionário __annotations__.

  • Evite deletar o atributo __annotations__ de um objeto.

Peculiaridades de __annotations__

Em todas as versões de Python 3, objetos de função criam preguiçosamente um dicionário de anotações caso nenhuma anotação seja definida nesse objeto. Você pode deletar o atributo __annotations__ utilizando del fn.__annotations__, mas ao acessar fn.__annotations__ o objeto criará um novo dicionário vazio que será armazenado e retornado como suas anotações. Apagar as anotações de uma função antes que ela tenha criado preguiçosamente seu dicionário de anotações irá produzir um AttributeError; ao utilizar del fn.__annotations__ duas vezes em sequência, é garantido que será produzido um AttributeError.

O citado no parágrafo acima também se aplica para classes e objetos de módulo em Python 3.10 e posteriores.

Em todas as versões de Python 3, você pode definir __annotations__ como None em um objeto de função. Contudo, acessar em sequência as anotações nesse objeto utilizando fn.__annotations__ irá criar preguiçosamente um dicionário vazio como descrito no primeiro parágrafo dessa seção. Isso não é válido para módulos e classes, em qualquer versão de Python; esses objetos permitem atribuir __annotations__ a qualquer valor de Python, e armazenam qualquer valor atribuído.

Se Python transformar sua anotação em string (utilizando from __future__ import annotations), e você especificar uma string como anotação, essa string será posta entre aspas. Na prática a anotação receberá aspas duplas. Por exemplo:

from __future__ import annotations
def foo(a: "str"): pass

print(foo.__annotations__)

Isso exibe {'a': "'str'"}. Não considere isso como uma “peculiaridade”; foi mencionado aqui simplesmente porque pode ser surpreendente.