Python F 字符串

Python F-字符串

F-字符串（Formatted String Literals）是Python 3.6引入的一种字符串格式化方法，它提供了一种简洁、直观的方式来嵌入表达式到字符串中。F-字符串以字母`f`或`F`为前缀，并使用大括号`{}`包含表达式，这些表达式会在运行时被求值并替换为对应的值。

基本语法

F-字符串的基本语法如下：

f"字符串内容{表达式}字符串内容"

其中，`表达式`可以是变量、算术运算、函数调用等任何有效的Python表达式。

示例

name = "Alice"
age = 25
print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")

输出：

My name is Alice and I am 25 years old.

表达式求值

F-字符串中的表达式会在运行时被求值，这意味着可以在大括号内执行计算或调用函数。

示例

a = 5
b = 10
print(f"The sum of {a} and {b} is {a + b}.")

输出：

The sum of 5 and 10 is 15.

格式化选项

F-字符串支持多种格式化选项，可以通过在表达式后添加冒号`:`来指定格式。

数字格式化

pi = 3.1415926535
print(f"Pi rounded to 2 decimal places: {pi:.2f}")

输出：

Pi rounded to 2 decimal places: 3.14

对齐与填充

name = "Bob"
print(f"{name:>10}")  # 右对齐，宽度为10
print(f"{name:<10}")  # 左对齐，宽度为10
print(f"{name:^10}")  # 居中对齐，宽度为10

输出：

       Bob
Bob
   Bob

实际应用案例

日志记录

F-字符串非常适合用于日志记录，因为它可以方便地嵌入变量和表达式。

user = "admin"
action = "login"
time = "12:30"
print(f"[{time}] User '{user}' attempted to {action}.")

输出：

[12:30] User 'admin' attempted to login.

动态SQL查询

在数据库操作中，F-字符串可以用于构建动态SQL查询（注意：在实际应用中应使用参数化查询以防止SQL注入）。

table = "users"
column = "name"
value = "Alice"
query = f"SELECT * FROM {table} WHERE {column} = '{value}'"
print(query)

输出：

SELECT * FROM users WHERE name = 'Alice'

高级用法

嵌套大括号

如果需要在大括号内包含字面量的大括号，可以使用双大括号`模板:`或``。

print(f"{{This is in braces}}")

输出：

{This is in braces}

多行F-字符串

F-字符串可以跨越多行，使用三引号`"""`或``。

name = "Charlie"
message = f"""
Hello {name},
Welcome to our platform!
"""
print(message)

输出：

Hello Charlie,
Welcome to our platform!

调用函数和方法

可以在F-字符串中直接调用函数或方法。

def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

user = "Dave"
print(f"{greet(user)} How are you?")

输出：

Hello, Dave! How are you?

性能比较

F-字符串在性能上通常优于其他字符串格式化方法（如`%`格式化或`str.format()`），因为它们在编译时被转换为字节码，而不是在运行时解析。

性能测试示例

import timeit

# 使用 % 格式化
time_percent = timeit.timeit('"Name: %s, Age: %d" % ("Alice", 25)', number=100000)

# 使用 str.format()
time_format = timeit.timeit('"Name: {}, Age: {}".format("Alice", 25)', number=100000)

# 使用 f-string
time_fstring = timeit.timeit('f"Name: {"Alice"}, Age: {25}"', number=100000)

print(f"% formatting: {time_percent:.6f}")
print(f"str.format(): {time_format:.6f}")
print(f"f-string: {time_fstring:.6f}")

输出（示例）：

% formatting: 0.012345
str.format(): 0.014567
f-string: 0.008901

总结

F-字符串是Python中一种强大且高效的字符串格式化工具，适用于从简单到复杂的各种场景。它们不仅语法简洁，而且性能优越，是Python 3.6及以上版本推荐使用的字符串格式化方法。