Python格式化字符串f-string概览(小结)
作者：sunxb10
简介
f-string，亦称为格式化字符串常量（formatted string literals），是Python3.6新引入的一种字符串格式化方法，该方法源于PEP 498 – Literal String Interpolation，主要目的是使格式化字符串的操作更加简便。f-string在形式上是以 f 或 F 修饰符引领的字符串（f'xxx' 或 F'xxx'），以大括号 {} 标明被替换的字段；f-string在本质上并不是字符串常量，而是一个在运行时运算求值的表达式：
While other string literals always have a constant value, formatted strings are really expressions evaluated at run time.
（与具有恒定值的其它字符串常量不同，格式化字符串实际上是运行时运算求值的表达式。）
—— Python Documentation
f-string在功能方面不逊于传统的%-formatting语句和str.format()函数，同时性能又优于二者，且使用起来也更加简洁明了，因此对于Python3.6及以后的版本，推荐使用f-string进行字符串格式化。
用法
此部分内容主要参考以下资料：
Python Documentation – Formatted String Literals
Python Documentation – Format String Syntax
PEP 498 – Literal String Interpolation
Python 3's f-Strings: An Improved String Formatting Syntax (Guide)
Python 3: An Intro to f-strings
简单使用
f-string用大括号 {} 表示被替换字段，其中直接填入替换内容：
>>> name = 'Eric'
>>> f'Hello, my name is {name}'
'Hello, my name is Eric'
>>> number = 7
>>> f'My lucky number is {number}'
'My lucky number is 7'
>>> price = 19.99
>>> f'The price of this book is {price}'
'The price of this book is 19.99'
表达式求值与函数调用
f-string的大括号 {} 可以填入表达式或调用函数，Python会求出其结果并填入返回的字符串内：
>>> f'A total number of {24 * 8 + 4}'
'A total number of 196'
>>> f'Complex number {(2 + 2j) / (2 - 3j)}'
'Complex number (-0.15384615384615388+0.7692307692307692j)'
>>> name = 'ERIC'
>>> f'My name is {name.lower()}'
'My name is eric'
>>> import math
>>> f'The answer is {math.log(math.pi)}'
'The answer is 1.1447298858494002'
引号、大括号与反斜杠
f-string大括号内所用的引号不能和大括号外的引号定界符冲突，可根据情况灵活切换 ' 和 "：
>>> f'I am {"Eric"}'
'I am Eric'
>>> f'I am {'Eric'}'
File "<stdin>", line 1
f'I am {'Eric'}'
^
SyntaxError: invalid syntax
若 ' 和 " 不足以满足要求，还可以使用 ''' 和 """：
>>> f"He said {"I'm Eric"}"
File "<stdin>", line 1
f"He said {"I'm Eric"}"
^
SyntaxError: invalid syntax
>>> f'He said {"I'm Eric"}'
File "<stdin>", line 1
f'He said {"I'm Eric"}'
^
SyntaxError: invalid syntax
>>> f"""He said {"I'm Eric"}"""
"He said I'm Eric"
>>> f'''He said {"I'm Eric"}'''
"He said I'm Eric"
大括号外的引号还可以使用 \ 转义，但大括号内不能使用 \ 转义：
>>> f'''He\'ll say {"I'm Eric"}'''
"He'll say I'm Eric"
>>> f'''He'll say {"I\'m Eric"}'''
File "<stdin>", line 1
SyntaxError: f-string expression part cannot include a backslash
f-string大括号外如果需要显示大括号，则应输入连续两个大括号 {{ 和 }}：
>>> f'5 {"{stars}"}'
'5 {stars}'
>>> f'{{5}} {"stars"}'
'{5} stars'
上面提到，f-string大括号内不能使用 \ 转义，事实上不仅如此，f-string大括号内根本就不允许出现 \。如果确实需要 \，则应首先将包含 \ 的内容用一个变量表示，再在f-string大括号内填入变量名：
>>> f"newline: {ord('\n')}"
File "<stdin>", line 1
SyntaxError: f-string expression part cannot include a backslash
>>> newline = ord('\n')
>>> f'newline: {newline}'
'newline: 10'
多行f-string
f-string还可用于多行字符串：
>>> name = 'Eric'
>>> age = 27
>>> f"Hello!" \
... f"I'm {name}." \
... f"I'm {age}."
"Hello!I'm Eric.I'm 27."
>>> f"""Hello!
... I'm {name}.
... I'm {age}."""
"Hello!\n I'm Eric.\n I'm 27."
自定义格式：对齐、宽度、符号、补零、精度、进制等
f-string采用 {content:format} 设置字符串格式，其中 content 是替换并填入字符串的内容，可以是变量、表达式或函数等，format 是格式描述符。采用默认格式时不必指定 {:format}，如上面例子所示只写 {content} 即可。
关于格式描述符的详细语法及含义可查阅Python官方文档，这里按使用时的先后顺序简要介绍常用格式描述符的含义与作用：
| 格式描述符 | 含义与作用 |
|---|---|
| < | 左对齐（字符串默认对齐方式） |
| > | 右对齐（数值默认对齐方式） |
| ^ | 居中 |
数字符号相关格式描述符
| 格式描述符 | 含义与作用 |
|---|---|
| + | 负数前加负号（-），正数前加正号（+） |
| - | 负数前加负号（-），正数前不加任何符号（默认） |
| （空格） | 负数前加负号（-），正数前加一个空格 |
注：仅适用于数值类型。
数字显示方式相关格式描述符
| 格式描述符 | 含义与作用 |
|---|---|
| # | 切换数字显示方式 |
注1：仅适用于数值类型。
注2：# 对不同数值类型的作用效果不同，详见下表：
| 数值类型 | 不加#（默认） |
加# |
区别 |
|---|---|---|---|
| 二进制整数 | '1111011' |
'0b1111011' |
开头是否显示 0b |
| 八进制整数 | '173' |
'0o173' |
开头是否显示 0o |
| 十进制整数 | '123' |
'123' |
无区别 |
| 十六进制整数（小写字母） | '7b' |
'0x7b' |
开头是否显示 0x |
| 十六进制整数（大写字母） | '7B' |
'0X7B' |
开头是否显示 0X |
宽度与精度相关格式描述符
| 格式描述符 | 含义与作用 |
|---|---|
width |
整数 width 指定宽度 |
0width |
整数 width 指定宽度，开头的 0 指定高位用 0 补足宽度 |
width.precision |
整数 width 指定宽度，整数 precision 指定显示精度 |
注1：0width 不可用于复数类型和非数值类型，width.precision 不可用于整数类型。
注2：width.precision 用于不同格式类型的浮点数、复数时的含义也不同：用于 f、F、e、E 和 % 时 precision 指定的是小数点后的位数，用于 g 和 G 时 precision 指定的是有效数字位数（小数点前位数+小数点后位数）。
注3：width.precision 除浮点数、复数外还可用于字符串，此时 precision 含义是只使用字符串中前 precision 位字符。
示例：
>>> a = 123.456
>>> f'a is {a:8.2f}'
'a is 123.46'
>>> f'a is {a:08.2f}'
'a is 00123.46'
>>> f'a is {a:8.2e}'
'a is 1.23e+02'
>>> f'a is {a:8.2%}'
'a is 12345.60%'
>>> f'a is {a:8.2g}'
'a is 1.2e+02'
>>> s = 'hello'
>>> f's is {s:8s}'
's is hello '
>>> f's is {s:8.3s}'
's is hel '
千位分隔符相关格式描述符
| 格式描述符 | 含义与作用 |
|---|---|
| , | 使用,作为千位分隔符 |
| _ | 使用_作为千位分隔符 |
注1：若不指定 , 或 _，则f-string不使用任何千位分隔符，此为默认设置。
注2：, 仅适用于浮点数、复数与十进制整数：对于浮点数和复数，, 只分隔小数点前的数位。
注3：_ 适用于浮点数、复数与二、八、十、十六进制整数：对于浮点数和复数，_ 只分隔小数点前的数位；对于二、八、十六进制整数，固定从低位到高位每隔四位插入一个 _（十进制整数是每隔三位插入一个 _）。
示例：
>>> a = 1234567890.098765
>>> f'a is {a:f}'
'a is 1234567890.098765'
>>> f'a is {a:,f}'
'a is 1,234,567,890.098765'
>>> f'a is {a:_f}'
'a is 1_234_567_890.098765'
>>> b = 1234567890
>>> f'b is {b:_b}'
'b is 100_1001_1001_0110_0000_0010_1101_0010'
>>> f'b is {b:_o}'
'b is 111_4540_1322'
>>> f'b is {b:_d}'
'b is 1_234_567_890'
>>> f'b is {b:_x}'
'b is 4996_02d2'
格式类型相关格式描述符
基本格式类型
| 格式描述符 | 含义与作用 | 适用变量类型 |
|---|---|---|
s |
普通字符串格式 | 字符串 |
b |
二进制整数格式 | 整数 |
c |
字符格式，按unicode编码将整数转换为对应字符 | 整数 |
d |
十进制整数格式 | 整数 |
o |
八进制整数格式 | 整数 |
x |
十六进制整数格式（小写字母） | 整数 |
X |
十六进制整数格式（大写字母） | 整数 |
e |
科学计数格式，以 e 表示 ×10^ |
浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数） |
E |
与 e 等价，但以 E 表示 ×10^ |
浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数） |
f |
定点数格式，默认精度（precision）是6 |
浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数） |
F |
与 f 等价，但将 nan 和 inf 换成 NAN 和 INF |
浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数） |
g |
通用格式，小数用 f，大数用 e |
浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数） |
G |
与 G 等价，但小数用 F，大数用 E |
浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数） |
% |
百分比格式，数字自动乘上100后按 f 格式排版，并加 % 后缀 |
浮点数、整数（自动转换为浮点数） |
常用的特殊格式类型：标准库 datetime 给定的用于排版时间信息的格式类型，适用于 date、datetime 和 time 对象
| 格式描述符 | 含义 | 显示样例 |
|---|---|---|
%a |
星期几（缩写） | 'Sun' |
%A |
星期几（全名） | 'Sunday' |
%w |
星期几（数字，0 是周日，6 是周六） |
'0' |
%u |
星期几（数字，1 是周一，7 是周日） |
'7' |
%d |
日（数字，以 0 补足两位） |
'07' |
%b |
月（缩写） | 'Aug' |
%B |
月（全名） | 'August' |
%m |
月（数字，以 0 补足两位） |
'08' |
%y |
年（后两位数字，以 0 补足两位） |
'14' |
%Y |
年（完整数字，不补零） | '2014' |
%H |
小时（24小时制，以 0 补足两位） |
'23' |
%I |
小时（12小时制，以 0 补足两位） |
'11' |
%p |
上午/下午 | 'PM' |
%M |
分钟（以 0 补足两位） |
'23' |
%S |
秒钟（以 0 补足两位） |
'56' |
%f |
微秒（以 0 补足六位） |
'553777' |
%z |
UTC偏移量（格式是 ±HHMM[SS]，未指定时区则返回空字符串） |
'+1030' |
%Z |
时区名（未指定时区则返回空字符串） | 'EST' |
%j |
一年中的第几天（以 0 补足三位） |
'195' |
%U |
一年中的第几周（以全年首个周日后的星期为第0周，以 0 补足两位） |
'27' |
%w |
一年中的第几周（以全年首个周一后的星期为第0周，以 0 补足两位） |
'28' |
%V |
一年中的第几周（以全年首个包含1月4日的星期为第1周，以 0 补足两位） |
'28' |
综合示例
>>> a = 1234
>>> f'a is {a:^#10X}' # 居中，宽度10位，十六进制整数（大写字母），显示0X前缀
'a is 0X4D2 '
>>> b = 1234.5678
>>> f'b is {b:<+10.2f}' # 左对齐，宽度10位，显示正号（+），定点数格式，2位小数
'b is +1234.57 '
>>> c = 12345678
>>> f'c is {c:015,d}' # 高位补零，宽度15位，十进制整数，使用,作为千分分割位
'c is 000,012,345,678'
>>> d = 0.5 + 2.5j
>>> f'd is {d:30.3e}' # 宽度30位，科学计数法，3位小数
'd is 5.000e-01+2.500e+00j'
>>> import datetime
>>> e = datetime.datetime.today()
>>> f'the time is {e:%Y-%m-%d (%a) %H:%M:%S}' # datetime时间格式
'the time is 2018-07-14 (Sat) 20:46:02'
lambda表达式
f-string大括号内也可填入lambda表达式，但lambda表达式的 : 会被f-string误认为是表达式与格式描述符之间的分隔符，为避免歧义，需要将lambda表达式置于括号 () 内：
>>> f'result is {lambda x: x ** 2 + 1 (2)}'
File "<fstring>", line 1
(lambda x)
^
SyntaxError: unexpected EOF while parsing
>>> f'result is {(lambda x: x ** 2 + 1) (2)}'
'result is 5'
>>> f'result is {(lambda x: x ** 2 + 1) (2):<+7.2f}'
'result is +5.00 '
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