本文为译文，原文 by Joanna Jablonski，地址：https://realpython.com/python-f-strings/

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：

“此处描述的格式化操作存在一些奇怪之处，容易导致一些常见错误（比如无法正确格式化元组与字典等）。

使用新的格式化方式或str.format()函数可以避免这些错误。这些格式化方式不仅更强大，而且更灵活，更易于扩展。(来源)

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.'

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!

如果要在字符串中嵌入多个变量，则必须使用元组，例如：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!>>> name = "Eric">>> age = 74 
>>> "Hello, %s. You are %s." % (name, age) 
'Hello Eric. You are 74.'

% 格式化的问题

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：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!>>> "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：

F-strings 使用最简单的句法，提供了一种在字符串字面量中嵌入表达式的方式。值得注意的是，f-string 是在运行时确定表达式的值的，而不是带入一个固定值。

在 Python 代码中，一个 f-string 就是一个带有f前缀的字符串，并通过大括号嵌入表达式，这些表达式最后将由他们的具体值取代。(来源)

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。

5. 延伸阅读

如果想了解更多关于字符串嵌入的信息，可以参考 PEP 502，另外，PEP 536 draft 对 f-strings 的后续发展提供了一些思路。

Happy Pythoning!

END

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