Optional と Union

変数が「整数か、もしくは None かもしれない」といった状況は実務で頻繁に現れる。こうした「複数の型のどれかを取りうる」ケースを表現するのが Union であり、None を含む特殊なケースを簡潔に書くのが Optional だ。

Union の基本

Union は「この変数はいくつかの型のうちどれかを取る」と宣言するための仕組みである。

from typing import Union

value: Union[int, str] = 42
value = "hello"  # これも OK

Union[int, str] と書けば、int でも str でも受け入れられる。Python 3.10 以降ではパイプ演算子で同じ意味を表現できる。

value: int | str = 42
value = "hello"

パイプ記法のほうが直感的なので、3.10 以降を前提にできるなら積極的に使うとよい。

Optional とは何か

Optional は「その型か、None のどちらかを取る」ことを意味する。実態としては Union の省略形にすぎない。

from typing import Optional

name: Optional[str] = "Alice"
name = None  # これも OK

Optional[str] は Union[str, None] と完全に等価だ。Python 3.10 以降なら str | None と書ける。

name: str | None = "Alice"
name = None

どの書き方を選ぶかはプロジェクトの Python バージョンとチームの方針次第だが、意味はすべて同じである。

関数の引数と戻り値での使い方

Union や Optional が最も活躍するのは関数のシグネチャだ。

def find_user(user_id: int) -> str | None:
    users = {1: "Alice", 2: "Bob"}
    return users.get(user_id)

この関数は、ユーザーが見つかれば文字列を返し、見つからなければ None を返す。戻り値の型に str | None と書くことで、呼び出し側に「None チェックが必要だ」と伝えられる。

デフォルト値が None の引数にも Optional は自然にはまる。

def greet(name: str, title: str | None = None) -> str:
    if title:
        return f"{title} {name}"
    return f"Hello, {name}"

None チェックと型の絞り込み

Optional な変数をそのまま使おうとすると、型チェッカに怒られることがある。

def get_length(text: str | None) -> int:
    return len(text)  # エラー: text が None の可能性がある

None の可能性を排除してから使う必要がある。

def get_length(text: str | None) -> int:
    if text is None:
        return 0
    return len(text)  # ここでは text は str と確定

if text is None のチェックを通過した後のブロックでは、型チェッカが自動的に text を str と推論してくれる。これを型の絞り込み（narrowing）と呼ぶ。

Union を使いすぎない

Union は便利だが、3 つ以上の型を並べ始めたら設計を見直すサインかもしれない。

# あまり良くない例
result: int | str | list[int] | None = some_function()

こうなると呼び出し側で分岐が増えすぎて扱いにくい。戻り値の型が複雑になる場合は、データクラスや例外を使って整理するほうが保守しやすくなる。

型ヒントは「何が来るか」を明示するためのものだ。Union を乱用して「何でも来る」状態にしてしまっては本末転倒になる。適切な粒度で型を絞り込むことが、読みやすく安全なコードにつながる。