Python 3.6 引入了新的字符串格式化方式 f-strings，与其它格式化方式相比，不仅简洁明了，可读性更好，更不容易出错，而且运行效率也更高。 你应该马上开始使用这种新的格式化方式，本文将解释其原因与具体用法。 但在此之前，让我们先看一下 f-strings 之前的字符串格式化方式。 1. Python 字符串格式化的“旧式”做法在 Python 3.6 之前，把 Python 表达式嵌入字符串，主要有两种方式：% 或 str.format()。它们的用法与主要不足如下： 1.1 选项1：使用 %这是最原始的、 Python 官方指南所用的格式化方式，相关信息可以阅读官方文档。 值得注意的是，官方文档其实并不推荐使用这种方式，相关说明如下：
如何使用 % 进行格式化 字符串对象有一个内建操作符%，可以用于格式化操作，具体用法如下： >>> name = 'Eric' >>> 'Hello, %s.' % name 'Hello, Eric.' 如果要在字符串中嵌入多个变量，则必须使用元组，例如： >>> name = 'Eric'>>> age = 74 >>> 'Hello, %s. You are %s.' % (name, age) 'Hello Eric. You are 74.'
上面的代码看起来还不错，但如果在更长的字符串中嵌入更多变量，代码的可读性就会成为一个问题： >>> first_name = 'Eric' >>> last_name = 'Idle' >>> age = 74 >>> profession = 'comedian' >>> affiliation = 'Monty Python' >>> 'Hello, %s %s. You are %s. You are a %s. You were a member of %s.' % (first_name, last_name, age, profession, affiliation) 'Hello, Eric Idle. You are 74. You are a comedian. You were a member of Monty Python.' 因此，这种格式化方式的主要问题是过于繁琐，容易出错，不能正确格式化元组与字典。 1.2 选项2：str.format()这种方式是在 Python 2.6 引入的，可以在 官方文档 找到相关介绍。 str.format() 的用法 str.format()方式是对 % 方式的一次改进。用户可以通过修改对象的 __format__() 方法来自定义 格式化方式 。 通过大括号，我们可以在字符串中嵌入变量： >>> 'Hello, {}. You are {}.'.format(name, age) 'Hello, Eric. You are 74.'也可以指定变量的引用顺序： >>> 'Hello, {1}. You are {0}.'.format(age, name) 'Hello, Eric. You are 74.' 或者直接使用变量名称： >>> person = {'name': 'Eric', 'age': 74} >>> 'Hello, {name}. You are {age}.'.format(name=person['name'], age=person['age']) 'Hello, Eric. You are 74.'在引用字典时，可以用**操作符进行字典拆包： >>> person = {'name': 'Eric', 'age': 74} >>> 'Hello, {name}. You are {age}.'.format(**person) 'Hello, Eric. You are 74.' 总的来说，str.format()是 % 格式化方式的一次升级，但依然存在一些问题。 str.format() 的问题 和 % 方式相比，使用str.format() 的代码可读性要好很多。但如果在较长的字符串中嵌入多个变量，依然会显得繁琐： >>> first_name = 'Eric' >>> last_name = 'Idle' >>> age = 74 >>> profession = 'comedian' >>> affiliation = 'Monty Python' >>> print(('Hello, {first_name} {last_name}. You are {age}. ' + >>> 'You are a {profession}. You were a member of {affiliation}.') \ >>> .format(first_name=first_name, last_name=last_name, age=age, \ >>> profession=profession, affiliation=affiliation)) 'Hello, Eric Idle. You are 74. You are a comedian. You were a member of Monty Python.'当然，如果我们提前把需要嵌入的变量放在一个字典中，就可以通过 ** 进行拆包操作，从而显得简洁一些。 但一定还存在着更好的格式化方式。 2. f-Strings：一种改进版格式化方式Python 3.6 引入了新的字符串格式化方式，这种方式来自于 Eric V. Smith 在 2015 年 8 月提出的方案，具体可以参考PEP 498。 f-strings 也称作“格式化的字符串字面量”，它是一个带有 f 前缀的字符串，通过大括号嵌入所需的 Python 表达式，这些表达式的具体值是在运行时确定的，背后依赖的也是嵌入对象的 __format()__ 接口。查看 官方文档 可以获得更多信息。 以下是一些具体使用方式： 2.1 最简单的句法f-strings 的句法类似于str.format()，但要更简洁，你可以感受一下它的可读性： >>> name = 'Eric' >>> age = 74 >>> f'Hello, {name}. You are {age}.' 'Hello, Eric. You are 74.' 前缀f也可以使用大写的F。 >>> F'Hello, {name}. You are {age}.' 'Hello, Eric. You are 74.'你是不是已经开始喜欢上这种格式化方式了？ 2.2 支持任意表达式由于 f-strings 是在运行时计算具体值的，我们得以在字符串中嵌入任意有效的 Python 表达式，从而写出更优雅的代码。 你可以使用很直接的计算式，比如说： >>> f'{2 * 37}' '74' 也可以在里面调用函数： >>> def to_lowercase(input): ... return input.lower() >>> name = 'Eric Idle' >>> f'{to_lowercase(name)} is funny.' 'eric idle is funny.'或者直接调用对象的方法： >>> f'{name.lower()} is funny.' 'eric idle is funny.' 甚至可以在对象的字符串方法中直接使用 f-strings，例如有以下类： class Comedian: def __init__(self, first_name, last_name, age): self.first_name = first_name self.last_name = last_name self.age = age def __str__(self): return f'{self.first_name} {self.last_name} is {self.age}.' def __repr__(self): return f'{self.first_name} {self.last_name} is {self.age}. Surprise!'你可以有如下代码： >>> new_comedian = Comedian('Eric', 'Idle', '74') >>> f'{new_comedian}' 'Eric Idle is 74.' __str__()方法与__repr__()方法用于处理对象的字符串显示方式，我们有必要至少定义其中一个。如果必须二选一的话，建议使用__repr__()，在__str__()方法没有定义的情况下，解释器会自动调用__repr__()方法。 __str__()方法返回的是对象的非正式字符串表示，主要考虑可读性，而__repr__()方法返回的是对象的正式字符串表示，主要考虑精确性。调用这两个函数时，比较推荐的方式是直接使用内置函数str()和repr()。 f-strings 会默认调用对象的__str__()方法，如果要强制使用__repr__()方法，则可以在变量之后加上转换标志!r： >>> f'{new_comedian}''Eric Idle is 74.' >>> f'{new_comedian!r}' 'Eric Idle is 74. Surprise!'想要了解更多 f-strings 的转换问题，可以阅读 相关资料。 2.3 多行字符串中使用 f-Strings你可以这样定义一个多行字符串： >>> name = 'Eric' >>> profession = 'comedian' >>> affiliation = 'Monty Python' >>> message = ( ... f'Hi {name}. ' ... f'You are a {profession}. ' ... f'You were in {affiliation}.' ... ) >>> message 'Hi Eric. You are a comedian. You were in Monty Python.' 要注意的是，在每一行字符串之前，都要加上f前缀。以下代码是无效的： >>> message = (... f'Hi {name}. '... 'You are a {profession}. '... 'You were in {affiliation}.'... )>>> message'Hi Eric. You are a {profession}. You were in {affiliation}.'如果有需要，也可以通过反斜线 \ 拼接多行字符串： >>> message = f'Hi {name}. ' \... f'You are a {profession}. ' \... f'You were in {affiliation}.'...>>> message'Hi Eric. You are a comedian. You were in Monty Python.' 但在使用'''时，则可能出现以下情况： >>> message = f'''... Hi {name}.... You are a {profession}. ... You were in {affiliation}.... '''...>>> message'\n Hi Eric.\n You are a comedian.\n You were in Monty Python.\n'关于代码中的缩进问题，可以参考PEP 8。 2.4 运行效率f-string 中的f前缀也可以是 “fast” 的意思。 f-strings 比 % 和 str.format()格式化都要快。正如之前所说，f-strings 是在运行时确定表达式的具体值的，以下是文档中的相关描述：
代码执行时，大括号中的表达式会在其命名空间中计算具体值，并返回它与其它部分的组合结果。 以下是速度比较： >>> import timeit>>> timeit.timeit('''name = 'Eric'... age = 74... '%s is %s.' % (name, age)''', number = 10000)0.003324444866599663>>> timeit.timeit('''name = 'Eric'... age = 74... '{} is {}.'.format(name, age)''', number = 10000)0.004242089427570761>>> timeit.timeit('''name = 'Eric'... age = 74... f'{name} is {age}.'''', number = 10000)0.0024820892040722242 正如我们所看到的，f-strings 的效率是最高的。 其实，在最初实现时，f-strings 存在一些 效率问题，之后引入了一种特殊的操作码 BUILD_STRING进行解决。 3. 使用 f-Strings 的一些小细节现在，我们已经了解了 f-strings 的优势，相信大家都已经准备开始使用了。以下是一些需要注意的小细节。 3.1 关于引号我们可以在表达式中使用各种引号，但应该注意，表达式中的引号不要与外部的引号一样。 以下代码是正确的： >>> f'{'Eric Idle'}''Eric Idle'以下代码也可以运行： >>> f'{'Eric Idle'}''Eric Idle' 我们也可以使用三引号： >>> f'''Eric Idle''''Eric Idle'>>> f'''Eric Idle''''Eric Idle' 如果确实要在字符串中使用与外部一样的引号的话，可以使用反斜线\进行转义： 3.2 关于字典关于引号的问题，需要注意表达式中的字典取值。如果外部字符串使用的是单引号，字典取值就应该用双引号。 以下代码是可以工作的： >>> comedian = {'name': 'Eric Idle', 'age': 74}>>> f'The comedian is {comedian['name']}, aged {comedian['age']}.'The comedian is Eric Idle, aged 74. 但以下代码则会报错： >>> comedian = {'name': 'Eric Idle', 'age': 74}>>> f'The comedian is {comedian['name']}, aged {comedian['age']}.' File '', line 1 f'The comedian is {comedian['name']}, aged {comedian['age']}.' ^SyntaxError: invalid syntax如果在内部表达式中使用同样的引号，解释器会将其判断为字符串的结束符号。 3.3 关于大括号如果想在表达式中使用大括号，我们必须使用两次大括号： >>> f'{{74}}''{74}' 注意，使用三次大括号并不会给你两个大括号： >>> f'{{{74}}}''{74}'当然，如果使用四次，就可以给你两个大括号了： >>> f'{{{{74}}}}''{{74}}' 3.4 关于反斜线符号如之前所见，我们可以在 f-strings 的字符串部分通过反斜线对一些字符进行转义。 但是，在表达式中的反斜线是没有转义效果的： >>> f'{\'Eric Idle\'}' File '', line 1 f'{\'Eric Idle\'}' ^SyntaxError: f-string expression part cannot include a backslash有需要时，可以提前定义一个变量来绕过这种限制： >>> name = 'Eric Idle'>>> f'{name}''Eric Idle' 3.5 关于行内注释f-strings 中不应包括带 # 号的注释，否则会导致句法错误： >>> f'Eric is {2 * 37 #Oh my!}.' File '', line 1 f'Eric is {2 * 37 #Oh my!}.' ^SyntaxError: f-string expression part cannot include '#'4. 开始使用吧你依然可以使用原来的字符串格式化方式，但 f-strings 提供了一种更加简洁，更具可读性，更方便的格式化方式，不仅运行更快，也更不容易出错。因此，如果你还没切换到 3.6 或更高的版本的话，f-strings 或许是一个值得考虑的切换理由。（如果你还在使用 Python 2，别忘了 2020年 就快到了！） 根据 Python之禅，当你需要做一件事的时候，“总有一种——最好是只有一种——最为明显的方式。” f-strings 或许不是字符串格式化的唯一方式，但很可能是最为明显的方式。 |
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