Type Hints em Python: Pega Leve!

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1 0 0 % o p c i o n a l TYPE HINTS: PEGA LEVE Indrodução, vantagens e desvantagens do  sistema de tipos gradual de Python Luciano Ramalho @ramalhoorg

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2 https://twitter.com/raymondh/status/1255580152706158592

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TYPE HINTS? Breve introdução 3

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DECLARAÇÕES DE TIPO ESTATÁTICAS Formalizadas na PEP 484 — Type Hints (e várias outras PEPs) Utilizam o módulo typing da biblioteca padrão (Python ≥ 3.5) Primariamente para veriﬁcadores estáticos de código-fonte, e não para uso em runtime. 4 def parse_flag(text: str) -> bool: return text.upper() in {'Y', 'YES', 'T', 'TRUE'}

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SOBRE TIPAGEM GRADUAL Tipagem Dinâmica: veriﬁcação de tipos em runtime apenas Ex. Lisp, Smalltalk, Python, JavaScript, Ruby, Clojure, Elixir, etc.  Tipagem Estática: declarações de tipo no código-fonte, veriﬁcadas por ferramentas de análise estática do código, ou pelo compilador—sempre antes de executar Ex. C, C++, Pascal, Java, C#, Haskell, Rust, Kotlin, Swift, Elm, etc.  Tipagem Gradual: abordagem híbrida—declarações  de tipo estáticas, mas sem efeito em runtime  (no runtime, o que vale é a tipagem dinâmica) Ex. ActionScript, Hack, Dart, TypeScript, Python com anotações de tipo, etc. 5

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ALGUNS VERIFICADORES ESTÁTICOS DE CÓDIGO-FONTE Mypy começou na Dropbox, hoje é parte da organização Python no Github Pytype criado no Google Pyre criado no Facebook PyCharm IDE da JetBrains inclui um veriﬁcador interno 6

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EXEMPLOS 7

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O PRIMEIRO BUG QUE MYPY ENCONTROU PARA MIM 8

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RESOLVIDO! random_queens_and_guard.py: https://tgo.li/rnd_queens 9

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INTERPRETADOR SUBPASCAL Exemplo da Oﬁcina de Linguagens de Programação  no Garoa Hacker Clube https://tgo.li/OfLiPr2018 10

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INTERPRETADOR SUBPASCAL: PARSER 11

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NECESSÁRIO IMPORTAR TIPOS DO MÓDULO TYPING 12

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NAMED TUPLE & DATA CLASSES PEP 557, Python 3.7 13

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TYPED NAMED TUPLE 14

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DATA CLASS 15

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DATA CLASS COM MAIS CAMPOS 16

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OVERLOADS Declarações de funções sobrecarregadas 17

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OVERLOAD EXAMPLE #1 18

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MAX OVERLOAD 19

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MAX: TYPE HINTS NO TYPESHED ATÉ JUNHO/2020 20

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MELHORIAS DEPOIS DO PYTHON 3.5 21

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MELHORIAS DE USABILIDADE PEP 585 — Type Hinting Generics In Standard Collections A partir do Python 3.9 (backported to 3.7, 3.8)   22 from __future__ import annotations def loads(input: Union[str, bytes], *, encoding: Optional[str] = None) -> dict[str, Any]: ...

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STATIC DUCK TYPING PEP 544 — Protocols: Structural subtyping (static duck typing) 23

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STATIC DUCK TYPING PEP 544 — Protocols: Structural subtyping (static duck typing) 24

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EXEMPLO MAIS REALISTA 25

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MAX: ANOTAÇÕES NO TYPESHED DESDE JUNHO/2020 26

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MAX: 6 OVERLOADS PARA EXPRESSAR O DINAMISMO 27

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VANTAGENS 28

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VANTAGENS DAS ANOTAÇÕES DE TIPO Documentar assinaturas de funções Apoiar a IDE para veriﬁcar, completar e refatorar código Encontrar bugs antes de executar o programa Automatizar serialização/desserialização de objetos Sendo opcionais, evitam os problemas de sistemas de tipos estáticos (impossibilidade de expressar ou experimentar algo) 29

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CUSTO Não existe almoço grátis 30

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DAVID BEAZLEY NÃO CURTIU... https://twitter.com/dabeaz/status/981699763996450817 31

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TSUNAMI DE PEPS (MAIS AINDA: 17 PEPS ATÉ JUN/2020) 32 Ano PEP Título Python 2006 3107 Function Annotations 3.0 2014 484 Type Hints 3.5P 483 The Theory of Type Hints N/A 2015 482 Literature Overview for Type Hints N/A 2016 526 Syntax for Variable Annotations 3.6 2017 544 Protocols: Structural subtyping (static duck typing) 3.8 557 Data Classes 3.7 560 Core support for typing module and generic types 3.7 561 Distributing and Packaging Type Information 3.7 563 Postponed Evaluation of Annotations 3.7 2018 586 Literal Types 3.8 2019 585 Type Hinting Usability Conventions 3.8D 589 TypedDict: Type Hints for Dicts with a Fixed Set of Keys 3.8 591 Adding a ﬁnal qualiﬁer to typing 3.8 3.8

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DESVANTAGENS Esforço para aprender todo novo um conjunto de abstrações Generics, variância, tipagem estrutural, variáveis de tipo limitadas etc. Esforço para escrever as anotações Normalmente é fácil, mas às vezes é difícil, e pode ser impossível Suporte melhor em versões mais recentes de Python Mas também é possível anotar código de Python 2.7 com comentários, e isso facilita a transição 33

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CUSTO X BENEFÍCIOS Os benefícios aumentam quando... A base de código fica grande ou muito grande O time é formado por devas profissionais Bernat Gabor* dá uma boa dica:  se você investe em testes automatizados,  deve investir em anotações de tipo   * link ao final 34

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FAQ Algumas respostas 35

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PYTHON VAI VIRAR ESTATICAMENTE TIPADA COMO JAVA? Não. Seção Non-goals da PEP 484: 36

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QUAL É O EFEITO EM RUNTIME DAS TYPE HINTS? Nenhum. O ambiente de runtime e a biblioteca padrão ignoram as type hints* Também na PEP 484: 37 * algumas exceções, ex.: dataclasses e functools.singledistpatch em import time

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ISSO SERVE PARA TODA PESSOA QUE USA PYTHON? Não. Usuárias de Python são muito diversas: engenheiras, analistas financeiras, estudantes, cientistas e pesquisadoras de quase todos os campos (física, biologia, sociologia, inteligência artificial). A análise de custo x benefício é diferente para cada grupo. Para aprender a programar ou fazer programação exploratória, as anotações de tipo introduzem complexidade, reduzem a flexibilidade do código e não agregam muito valor. Anotações de tipo são mais úteis em equipes de devs profissionais, com grandes bases de código, acostumadas a ferramental complexas (IDEs, test runners, CI, etc.) 38

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REFERÊNCIAS Além das Lives do Eduardo Mendes! 39

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BERNAT GABOR: THE STATE OF TYPE HINTS IN PYTHON https://www.bernat.tech/the-state-of-type-hints-in-python/ 40

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REAL PYTHON: PYTHON TYPE CHECKING GUIDE https://realpython.com/python-type-checking/ 41

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Vamos continuar o papo! Twitter: @ramalhoorg E-mail: lramalho@thoughtworks.com MUITO GRATO!