剖析 LLM Agent 定义及返回结构体定义

推荐语

深入解析LLM Agent的核心结构与返回机制，从代码层面揭示其设计精髓。

核心内容：
1. AgentFunction类型别名的精妙设计与实际应用
2. Response和Result模型的结构解析与使用场景
3. 商用代码示例中的关键实现细节剖析

杨芳贤

53AI创始人/腾讯云(TVP)最具价值专家

from typing import List, Callable, Union, Optionalfrom openai.types.chat import ChatCompletionMessagefrom openai.types.chat.chat_completion_message_tool_call import (    ChatCompletionMessageToolCall,    Function,)# Third-party importsfrom pydantic import BaseModel
AgentFunction = Callable[[], Union[str, "Agent", dict]]
class Agent(BaseModel):    name: str = "Agent"    model: str = "gpt-4o"    instructions: Union[str, Callable[[], str]] = "You are a helpful agent."    functions: List[AgentFunction] = []    tool_choice: str = None    parallel_tool_calls: bool = True

class Response(BaseModel):    messages: List = []    agent: Optional[Agent] = None    context_variables: dict = {}    class Result(BaseModel):    """    Encapsulates the possible return values for an agent function.
    Attributes:        value (str): The result value as a string.        agent (Agent): The agent instance, if applicable.        context_variables (dict): A dictionary of context variables    """    value: str = ""    agent: Optional[Agent] = None    context_variables: dict = {}

AgentFunction = Callable[[], Union[str, "Agent", dict]]

📌 一、逐部分解释

✅ Callable[[], ...]

• 表示这个函数 没有参数。
• 第一个 [] 表示参数列表（这里是空的），也可以写成 Callable[[int, str], ...] 等表示有参数的函数。
• 第二个元素是返回值类型。

✅ Union[str, "Agent", dict]

• 表示这个函数可以返回以下任意一种类型：
• str
  ：字符串；
• "Agent"
  ：字符串形式的类名（延迟求值，因为可能尚未定义）；
• dict
  ：字典。

使用 "Agent" 而不是 Agent 是为了防止在类定义之前就引用它（比如在类内部定义函数时），Python 3.7+ 支持 from __future__ import annotations 后可以直接写 Agent。

🧠 二、为什么要这样定义？

✅ 1. 提高可读性

将函数签名抽象为一个名字 AgentFunction，可以让其他开发者更容易理解它的用途和结构。

例如：

def my_func() -> AgentFunction:    ...

def my_func() -> Callable[[], Union[str, "Agent", dict]]:    ...

✅ 2. 统一接口规范

如果你有很多函数或方法返回类似的结构（如状态、子代理、配置等），统一使用 AgentFunction 可以帮助你确保接口一致性。

✅ 3. 支持多种行为

允许函数返回不同类型的值，适用于如下场景：

🔍 三、实际应用场景举例

假设你正在构建一个 Agent 框架，每个 agent 都可以决定下一步要做什么：

def decide_next_action() -> AgentFunction:    if should_stop():        return "STOP"    elif need_delegate():        return AnotherAgent()    else:        return {"action": "continue", "data": ...}

🛠️ 四、是否有改进空间？

虽然当前定义已经很清晰，但根据你的具体需求，也可以考虑以下几点改进：

✅ 改进 1：使用 Protocol 定义更严格的函数接口（Python 3.8+）

如果你希望对函数的输入输出做更精确控制，可以用 Protocol：

from typing import Protocolclass AgentFunction(Protocol):    def __call__(self) -> Union[str, "Agent", dict]:        ...

这可以让你用类型检查器验证某个函数是否符合该协议。

✅ 改进 2：使用枚举代替字符串，提升语义清晰度（推荐）

如果你的返回值是一些固定的指令（如停止、继续、委托），建议用 Enum 替代字符串：

from enum import Enumclass Action(Enum):    CONTINUE = "continue"    STOP = "stop"    DELEGATE = "delegate"AgentFunction = Callable[[], Union[Action, "Agent", dict]]

这样可以避免拼写错误，并增强语义表达。

✅ 改进 3：封装返回值为统一的数据结构（推荐）

你可以定义一个统一的响应结构，让逻辑更清晰：

from typing import Optional, Unionfrom dataclasses import dataclass@dataclassclass AgentResponse:    action: str  # 如 "continue", "stop"    next_agent: Optional["Agent"] = None    output: Optional[dict] = NoneAgentFunction = Callable[[], AgentResponse]

这个 Agent 类定义基于 Python 的数据类（dataclass）或 Pydantic 的 BaseModel，假设是使用了 Pydantic 的 BaseModel。它定义了一个代理（Agent）的模板，其中包含了一些属性来描述该代理的行为和功能。下面是对每个字段的分析以及潜在的改进点。

字段解析

1. name: str = "Agent"

• 代理的名字，默认值为 "Agent"。
• 改进建议：确保名字唯一性可能是一个好主意，尤其是在有多个代理实例时。

• model: str = "gpt-4o"

• 代理使用的模型，默认值为 "gpt-4o"。
• 改进建议：检查模型名称是否正确（例如，是否存在拼写错误如 gpt-4o 应该是 gpt-4 或者其他有效模型名）。考虑使用枚举或者更严格的验证规则来限制允许的模型名称。

• instructions: Union[str, Callable[[], str]] = "You are a helpful agent."

• 指令或初始化消息，可以是字符串或一个无参函数返回字符串。
• 改进建议：如果指令可能会根据某些条件动态生成，那么这种设计是非常灵活的。但是，如果大多数情况下都是静态文本，可能需要提供更好的默认示例或文档说明如何实现 Callable 版本。

• functions: List[AgentFunction] = []

• 与代理相关的功能列表。
• 改进建议：避免直接使用可变对象作为默认参数（即空列表），因为这可能导致意外的共享状态问题。应使用 None 作为默认值，并在类内部处理初始化逻辑。

• tool_choice: str = None

• 工具选择，默认为 None。
• 改进建议：明确工具的选择范围或类型，可以通过枚举或者自定义类型来增强类型安全性和代码可读性。

• parallel_tool_calls: bool = True

• 是否并行调用工具，默认为 True。
• 改进建议：无需特别改进，但确保文档清晰地解释了这一选项的意义及其对性能的影响。

改进后的版本

from typing import List, Optional, Union, Callablefrom pydantic import BaseModel# 假设 AgentFunction 是已经定义好的类型别名AgentFunction = Callable[[], Union[str, "Agent", dict]]class Agent(BaseModel):    name: str = "Agent"
    # 确认模型名称的有效性    model: str = "gpt-4"  # 注意这里修正了模型名
    # 提供了更详细的默认指令    instructions: Union[str, Callable[[], str]] = "You are an intelligent assistant designed to help users with their queries."
    # 使用 None 代替直接定义可变默认值    functions: Optional[List[AgentFunction]] = None
    # 定义工具选择的枚举或其他限制方式    tool_choice: Optional[str] = None
    parallel_tool_calls: bool = True
    # 初始化函数，用于设置默认值    def __init__(self, **data):        super().__init__(**data)        if self.functions is None:            self.functions = []

总结

• 对于可能变化的数据结构（如 functions），避免直接使用可变对象作为默认参数。
• 提高模型名称的准确性，并考虑增加校验机制。
• 对于复杂或动态生成的属性（如 instructions），提供更加具体的指导或示例。
• 可以通过引入枚举或其他类型约束来提高 tool_choice 的类型安全性。