Python3中的f-Strings增强版字符串格式化方法

1. 旧式字符串格式化

在Python3.6之前，主要有两种方式格式化字符串：%-格式化和 str.format()。下面我们先了解它们的用法以及局限性。

1.1 %-格式化

这时Python的官方字符串格式化方法，从语言开始时就存在。官方文档明确提出不建议使用，并其他使用其他方式代替避免不必要的错误。

String对象内置了%操作，用于格式化字符串，请看示例：

>>> name = "Eric"
>>> "Hello, %s." % name
'Hello, Eric.'

如果需要插入多个变量，则需要使用元祖：

>>> name = "Eric"
>>> age = 74
>>> "Hello, %s. You are %s." % (name, age)
'Hello Eric. You are 74.'

上面两个实例还比较好理解，但当使用多个参数，字符串变得很长时，可读性会下降；因为冗长易导致错误，故不建议使用。

1.2. 使用 str.format()方法

这种较新的方式是Python2.6版本提供的。是%格式化的升级方式。使用正常的方法调用实现字符串转换。其内部通过类的__format__() 方法实现。使用时被替换的地方使用花括号标记。

下面看个示例：

>>> "Hello, {}. You are {}.".format(name, age)
'Hello, Eric. You are 74.'

也可以通过索引方式引用变量：

>>> "Hello, {1}. You are {0}.".format(age, name)
'Hello, Eric. You are 74.'

但如果使用变量名作为参数，而对于值也是对象属性，则需要在实际参数中传入对象。

>>> person = {'name': 'Eric', 'age': 74}
>>> "Hello, {name}. You are {age}.".format(name=person['name'], age=person['age'])
'Hello, Eric. You are 74.'

我们也可以使用**进行简化字典传输：

>>> person = {'name': 'Eric', 'age': 74}
>>> "Hello, {name}. You are {age}.".format(**person)
'Hello, Eric. You are 74.'

str.format方式对%格式化进行了有限的升级，但仍不是最好的。当传入多个参数时，还是很冗余且易错。如果字典值传递给.format()变量，可以用.format(**some_dict)对其解包，并使用键索引对应值，但是有更好的办法进行处理。

2. 增强版字符串格式化方式 f-Strings

f-Strings可以解决上述问题，而且容易使用且十分有效。2015年8月在Python3.6版中提供。
也称为格式化字符串自变量，f开头的字符串中花括号括起来的变量会被替换。该表达式在运行时被评估并使用__format__方法进行格式化。下面看一些示例：

>>> name = "Eric"
>>> age = 74
>>> f"Hello, {name}. You are {age}."
'Hello, Eric. You are 74.'

与str.format()方法类似但更简洁。使用大写字符F也行：

>>> F"Hello, {name}. You are {age}."
'Hello, Eric. You are 74.'

2.1. 格式化任意表达式

因为f-string是在运行时评估，因此可以放入任何有效Python表达式，这可以实现漂亮的任务。

>>> f"{2 * 37}"
'74'

直接调用函数：

>>> def to_lowercase(input):
...  return input.lower()

>>> name = "Eric Idle"
>>> f"{to_lowercase(name)} is funny."
'eric idle is funny.'

干脆直接调用方法：

>>> f"{name.lower()} is funny."
'eric idle is funny.'

当然也可以是自定义类。假设我们定义下面类：

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!"

调用方法代码：

>>> new_comedian = Comedian("Eric", "Idle", "74")
>>> f"{new_comedian}"
'Eric Idle is 74.'

str() 和 repr() 方法用于实现以字符串形式表示对象。所以类定义时确保至少包括它们中的一个。如果需要挑选一个，则为 repr()，因为在使用__str__()的地方都可以使用__repr__()。

由__str__()返回的字符串是对象的非正式字符串表示，应该是可读的。由__repr__()返回的字符串是官方表示，应该是明确的(外层多了引号，长度是原来长度+2)。直接调用str()和repr()比直接使用_str__()和_repr__()要好。

缺省情况下使用str函数，但可以使用!r标识明确调用repr：

>>> f"{new_comedian}"
'Eric Idle is 74.'
>>> f"{new_comedian!r}"
'Eric Idle is 74. Surprise!'

2.2. 多行f-strings

我们可以格式化多行字符串：

>>> 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.'

但需要在每行前面增加f。下面代码不工作：

>>> message = (
...  f"Hi {name}. "
...  "You are a {profession}. "
...  "You were in {affiliation}."
... )
>>> message
'Hi Eric. You are a {profession}. You were in {affiliation}.'

我们看到没有f的行没有被解析。

对于多行我们也可以使用反斜杠进行换行：

>>> 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.'

但如何使用三个分号“““：

>>> 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'

3. 总结

本文介绍了Python3.6提供的增强字符串格式化方法。通过与之前的两种方法对比，f-string缺省更加简洁、易读。