6.5.2 使用f-string 格式化字符串

在Python编程的广阔天地中，字符串格式化是一项基础且强大的功能，它允许开发者以灵活的方式将变量、表达式等嵌入到字符串文本中。随着Python版本的迭代，字符串格式化的方法也在不断演进，从古老的%操作符、str.format()方法，到现代且备受推崇的f-string（格式化字符串字面量），每一次改进都极大地提升了代码的可读性和编写效率。本章将深入探讨f-string，这一Python 3.6及以上版本中引入的强大特性，帮助读者轻松掌握并高效利用它进行字符串格式化。

6.5.2.1 f-string简介

f-string，全称为“Formatted String Literals”，是一种在字符串中嵌入表达式的方法，通过在字符串前加上f或F前缀，并在大括号{}内写入表达式来实现。Python解释器会在运行时计算这些表达式，并将其结果转换为字符串，然后将其插入到字符串的相应位置。这种方式不仅直观易读，而且执行效率高，是Python字符串格式化的首选方式。

name = "Alice"
age = 30
greeting = f"Hello, my name is {name} and I am {age} years old."
print(greeting)
# 输出: Hello, my name is Alice and I am 30 years old.

6.5.2.2 基本用法

插入变量

f-string最基本的功能就是在字符串中插入变量的值。如上例所示，变量name和age的值被直接嵌入到了字符串中。

表达式求值

f-string同样支持在{}中直接编写表达式，Python会在运行时计算这些表达式的值，并将其转换为字符串。

x = 10
y = 20
result = f"The sum of {x} and {y} is {x + y}."
print(result)
# 输出: The sum of 10 and 20 is 30.

调用函数

你还可以在大括号内直接调用函数，并将函数的返回值嵌入到字符串中。

def square(x):
    return x * x
number = 4
message = f"The square of {number} is {square(number)}."
print(message)
# 输出: The square of 4 is 16.

6.5.2.3 进阶用法

格式化数字

虽然f-string本身不提供像str.format()方法那样的详细格式化选项（如{:0.2f}用于格式化浮点数），但你可以通过结合表达式和内置函数（如format()）来实现类似的效果。

pi = 3.1415926
formatted_pi = f"Pi is approximately {pi:.2f}."
print(formatted_pi)
# 输出: Pi is approximately 3.14.

多行f-string

虽然f-string本身不支持直接的多行语法，但你可以通过在字符串内使用三引号（'''或"""）来创建多行字符串，并在其中嵌入f-string表达式。

name = "Alice"
bio = f"""
Hello, my name is {name}.
I am a Python programmer.
I love to code and solve problems.
"""
print(bio)

字典解包

f-string还支持在表达式中使用字典解包（dictionary unpacking），这允许你直接从字典中取出值进行格式化。

person = {"name": "Bob", "age": 25}
info = f"Name: {person['name']}, Age: {person['age']}"
# 或者使用字典解包
info_with_unpack = f"Name: {person['name']}, Age: {person.get('age', 'Unknown')}"
print(info_with_unpack)
# 输出: Name: Bob, Age: 25

注意：直接使用person['name']或person['age']可能在键不存在时引发KeyError，这里展示了使用get()方法作为更安全的访问方式。

6.5.2.4 注意事项

• 性能：f-string在性能上通常优于str.format()和%操作符，尤其是在处理大量字符串或复杂表达式时。然而，对于简单的字符串拼接，直接使用加号（+）可能更直观且性能相当。
• 兼容性：f-string是Python 3.6及更高版本中的特性，因此在使用前请确保你的Python版本符合要求。
• 可读性：虽然f-string提高了代码的可读性，但过度使用或嵌套过深的表达式可能会降低可读性。因此，在保持代码清晰和简洁之间找到平衡是很重要的。

6.5.2.5 结论

f-string作为Python中字符串格式化的现代方法，以其简洁、直观和高效的特点赢得了广泛的赞誉。通过本章的学习，你应该已经掌握了f-string的基本用法和进阶技巧，包括如何在字符串中插入变量、执行表达式、调用函数以及处理复杂的数据结构（如字典）。在未来的Python编程实践中，不妨多尝试使用f-string来优化你的代码，享受它带来的便利和效率吧！