先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「先生、Pythonで関数に型を書くアノテーションって何ですか？」

先生

「関数のアノテーションは、関数の引数や戻り値がどんなデータ型かを示すための‘ヒント’のようなものです。プログラムをわかりやすくするために使いますよ。」

生徒

「型ヒントを書くと何が良いんですか？書かなくても動くのに…」

先生

「確かに書かなくてもPythonは動きますが、型ヒントを書くとプログラムの見通しが良くなり、エラーを早く見つけやすくなります。チーム開発や自分が後から見直すときにも便利です。」

生徒

「具体的にどんな風に書くんですか？」

先生

「それでは、基本的な使い方から見ていきましょう！」

1. 関数のアノテーション（型ヒント）とは？

Pythonの関数アノテーションは、関数の引数や戻り値に対して「この値は〇〇型ですよ」と教えるためのものです。例えば、数字を受け取って文字列を返す関数があるとき、どんなデータを使うかがひと目でわかるようになります。

Pythonはもともと型を厳しく決めない動的型付け言語ですが、型ヒントを使うことでコードの品質やメンテナンス性が上がります。

2. なぜ型ヒントが大切なのか？

プログラムが大きくなると、どんなデータを使うか分かりにくくなります。型ヒントをつけると、コードの意味が明確になり、間違った使い方を防げます。

例えば、数字が必要なところに文字列を誤って渡してしまうエラーも、型ヒントを使うと事前に見つけやすくなります。

また、型チェックツール（たとえば「mypy」）を使うと、自動でコードの型の間違いを教えてくれるので、安心してプログラムを書けます。

3. Pythonでの型ヒントの基本的な書き方

関数の引数の後にコロン「:」をつけて型を書き、戻り値は関数の後ろに「->」で書きます。実際の例を見てみましょう。


def greet(name: str) -> str:
    return "こんにちは、" + name + "さん！"

この関数は「name」という引数が文字列（str）で、戻り値も文字列（str）であることを示しています。

4. 複数の引数や戻り値にも型ヒントをつけられる

引数が複数あっても、それぞれに型を書けます。また戻り値がない関数は「None」と書きます。


def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

def print_message(message: str) -> None:
    print(message)

「add」は整数を2つ受け取り整数を返し、「print_message」は文字列を受け取り戻り値がない関数です。

5. よく使う型ヒントの種類

基本の型は下記のようなものがあります。

int：整数（例：1、2、3）
float：小数（例：3.14、2.0）
str：文字列（例："こんにちは"）
bool：真偽値（TrueかFalse）
None：値がないことを表す

リストや辞書のような複雑な型もtypingモジュールを使って書けますが、まずは基本の型を覚えましょう。

6. 型ヒントを使った実用的な例

例えば、リストの中の数字の合計を計算する関数に型ヒントを書いてみます。


from typing import List

def sum_numbers(numbers: List[int]) -> int:
    total = 0
    for num in numbers:
        total += num
    return total

ここでは引数「numbers」が整数のリスト（List[int]）で、戻り値が整数（int）であることを示しています。

7. 型ヒントの注意点と使い方のポイント

型ヒントはプログラムの動作には影響しません。あくまで読みやすくするための情報です。
すべての関数に必ず書く必要はなく、必要に応じて使うのが一般的です。
型ヒントを書いても、Pythonの動的な性質は変わらないので、使いすぎて複雑にしないようにしましょう。
型ヒントはコードの品質を上げる手助けなので、少しずつ慣れていくと良いです。

8. まとめ（※別記事で作成）

Pythonの関数アノテーション（型ヒント）は、プログラムの見通しを良くし、ミスを減らすために役立つ便利な機能です。初心者でも簡単に使えるので、ぜひ基本から取り入れてみてください。

まとめ

ここまでPythonの関数アノテーション（型ヒント）について詳しく解説してきましたが、いかがでしたでしょうか。Pythonは「動的型付け言語」としての柔軟性が最大の魅力ですが、プロジェクトの規模が大きくなるにつれて、その柔軟性が逆に「どの変数に何のデータが入っているのか分からない」という混乱を招く原因にもなります。

型ヒントを活用することで、コードの可読性は飛躍的に向上します。特にVS CodeやPyCharmなどのモダンなエディタを使用している場合、型ヒントを記述しておくだけで、関数の呼び出し時に適切な引数の型を自動で補完してくれるようになります。これにより、単純なスペルミスや型違いによるバグを未然に防ぐことが可能になります。

型ヒントのさらなる応用：OptionalとUnion

基本的な型だけでなく、実戦では「値があるかもしれないし、Noneかもしれない」というケースや、「整数でも浮動小数点数でも受け付けたい」というケースが多々あります。そうした場合には、typingモジュールのOptionalやUnionを使用します。


from typing import Union, Optional

def calculate_tax(price: Union[int, float], tax_rate: float = 0.1) -> float:
    # 数値（整数または小数）を受け取って計算する
    return price * (1 + tax_rate)

def find_user_name(user_id: int) -> Optional[str]:
    # ユーザーが見つからない場合はNoneを返す可能性がある
    if user_id == 100:
        return "田中太郎"
    return None

このように記述することで、関数の利用者は「この関数はNoneを返す可能性があるから、戻り値のチェックが必要だな」と即座に判断できるようになります。これはチーム開発において非常に強力なドキュメント代わりとなります。

クラス自体の型ヒントと自分自身の参照

クラスメソッドの中で自分自身のクラスを型ヒントとして使いたい場合もあります。Python 3.10以降ではより直感的に書けるようになりましたが、それ以前のバージョンでも文字列として型を指定することで対応可能です。


class Product:
    def __init__(self, name: str, price: int):
        self.name = name
        self.price = price

    def compare_price(self, other: "Product") -> bool:
        # 他のProductインスタンスと価格を比較する
        return self.price > other.price

apple = Product("りんご", 150)
orange = Product("みかん", 100)
result = apple.compare_price(orange)
print(f"りんごの方が高い: {result}")