Python F-Strings 比你想象的更强大

格式化字符串文字——也称为f 字符串——自 Python 3.6 以来就已经存在，所以我们都知道它们是什么以及如何使用它们。然而，你可能不知道 f-strings的一些比较实用跟方便的功能。因此让这篇文章带你了解一下f-strings的一些功能，希望你在日常编码中使用的这些很棒的 f-strings功能。

日期和时间格式

使用 f 字符串应用数字格式非常常见，但你知道你还可以格式化日期和时间戳字符串吗？

import datetime
today = datetime.datetime.today()
print(f"{today:%Y-%m-%d}")
# 2023-02-03
print(f"{today:%Y}")
# 2023

f-strings 可以像使用datetime.strftime方法一样格式化日期和时间。当你意识到除了文档中提到的几种格式之外还有更多格式时，这非常好。Python strftime还支持底层 C 实现支持的所有格式，这可能因平台而异，这就是文档中未提及的原因。话虽如此，你仍然可以利用这些格式并使用例如%F，它等效于%Y-%m-%d或%T等效于%H:%M:%S，还值得一提的是%x和%X分别是语言环境首选的日期和时间格式。这些格式的使用显然不限于 f 字符串。有关时间格式的完整列表请参阅：
https://manpages.debian.org/bullseye/manpages-dev/strftime.3.en.html

变量名和调试

f-string 功能（从 Python 3.8 开始）最近新增的功能之一是能够打印变量名称和值：

x = 10
y = 25
print(f"x = {x}, y = {y}")
# x = 10, y = 25
print(f"{x = }, {y = }")# Better! (3.8+)
# x = 10, y = 25

print(f"{x = :.3f}")
# x = 10.000

此功能称为“调试”，可以与其他修饰符结合使用。它还保留空格，因此f"{x = }"和f"{x=}"将产生不同的字符串。

字符串表示

打印类实例时，__str__默认使用类的方法来表示字符串。但是，如果我们想强制使用__repr__，我们可以使用!r转换标志：

class User:
def __init__(self, first_name, last_name):
self.first_name = first_name
self.last_name = last_name

def __str__(self):
return f"{self.first_name} {self.last_name}"

def __repr__(self):
return f"User's name is: {self.first_name} {self.last_name}"

user = User("John", "Doe")
print(f"{user}")
# John Doe
print(f"{user!r}")
# User's name is: John Doe

我们也可以只repr(some_var)在 f 字符串内部调用，但使用转换标志是一个很好的习惯和简洁的解决方案。

f-strings杰出的性能表现

强大的功能和语法糖通常会带来性能损失，但对于 f 字符串而言情况并非如此：

# python -m timeit -s 'x, y = "Hello", "World"' 'f"{x} {y}"'
from string import Template

x, y = "Hello", "World"

print(f"{x} {y}")# 39.6 nsec per loop - Fast!
print(x + " " + y)# 43.5 nsec per loop
print(" ".join((x, y)))# 58.1 nsec per loop
print("%s %s" % (x, y))# 103 nsec per loop
print("{} {}".format(x, y))# 141 nsec per loop
print(Template("$x $y").substitute(x=x, y=y))# 1.24 usec per loop - Slow!

上面的示例使用timeit如下模块进行了测试：python -m timeit -s 'x, y = "Hello", "World"' 'f"{x} {y}"'正如你所看到的，f 字符串实际上是 Python 提供的所有格式化选项中最快的。因此，即使你更喜欢使用一些较旧的格式化选项，你也可以考虑切换到 f-strings 只是为了提高性能。

格式化规范的全部功能

F-strings 支持 Python 的Format Specification Mini-Language，所以你可以在它们的修饰符中嵌入很多格式化操作：

text = "hello world"

# Center text:
print(f"{text:^15}")
# 'hello world'

number = 1234567890
# Set separator
print(f"{number:,}")
# 1,234,567,890

number = 123
# Add leading zeros
print(f"{number:08}")
# 00000123

Python 的Format Specification Mini-Language不仅仅包括格式化数字和日期的选项。它允许我们对齐或居中文本、添加前导零/空格、设置千位分隔符等等。所有这些显然不仅适用于 f 字符串，而且适用于所有其他格式设置选项。

嵌套 f-strings

如果基本的 f-strings 不足以满足你的格式化需求，你甚至可以将它们相互嵌套：

number = 254.3463
print(f"{f'${number:.3f}':>10s}")
# '$254.346'

你可以将 f-strings 嵌入 f-strings 中以解决棘手的格式化问题，例如将美元符号添加到右对齐的浮点数，如上所示。

如果你需要在格式说明符部分使用变量，也可以使用嵌套的 f 字符串。这也可以使 f 字符串更具可读性：

import decimal
width = 8
precision = 3
value = decimal.Decimal("42.12345")
print(f"output: {value:{width}.{precision}}")
# 'output: 42.1'

条件格式

在上面带有嵌套 f 字符串的示例之上，我们可以更进一步，在内部 f 字符串中使用三元条件运算符：

import decimal
value = decimal.Decimal("42.12345")
print(f'Result: {value:{"4.3" if value < 100 else "8.3"}}')
# Result: 42.1
value = decimal.Decimal("142.12345")
print(f'Result: {value:{"4.2" if value < 100 else "8.3"}}')
# Result:142

lambda表达式

如果你想突破 f-strings 的限制，同时让阅读你代码的人觉得你很牛逼，那么你可以使用 lambdas

print(f"{(lambda x: x**2)(3)}")
# 9

在这种情况下，lambda 表达式周围的括号是强制性的，因为:否则将由 f 字符串解释。

结束语

正如我们在这里看到的，f-strings确实非常强大，并且具有比大多数人想象的更多的功能。然而，大多数这些"未知"特性在 Python 文档中都有提及，因此我建议你不仅阅读 f-strings，还阅读你可能使用的任何其他 Python 模块/特性的文档页面。深入研究文档通常会帮助你发现一些非常有用的功能。