Python使用f-string格式化字符串字面量的完整教学

Python 中的 f-string（格式化字符串字面量）是自 Python 3.6 起引入的一种现代、高效且直观的字符串格式化方法。它通过在字符串前添加 f 或 F 前缀，并在字符串内部使用花括号 {} 嵌入变量或表达式，使得动态生成字符串变得异常简洁和可读。

一、f-string 的核心优势与基本用法

f-string 的设计旨在解决传统格式化方法（如 % 操作符和 str.format()）的冗长与易错问题。其核心优势在于语法简洁、执行高效，并且支持在运行时直接求值嵌入的任何有效 Python 表达式。

基础用法是直接在 {} 中放入变量名：

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.

你不仅可以嵌入变量，还可以嵌入复杂的表达式，包括算术运算和函数调用：

x = 10
y = 20
result = f"{x} + {y} = {x + y}"  # 输出: 10 + 20 = 30

def square(n):
    return n * n
num = 5
squared = f"The square of {num} is {square(num)}."  # 输出: The square of 5 is 25.

二、进阶格式化技巧

f-string 的强大之处在于其丰富的格式化选项，通过在大括号内使用 : 后跟格式说明符来实现。

控制数字格式：可以轻松指定浮点数精度、千位分隔符或显示进制。

pi = 3.141592653589793
print(f"Pi is approximately {pi:.2f}.")  # 输出: Pi is approximately 3.14.

number = 1234567.89
print(f"Total sales: ${number:,.2f}")    # 输出: Total sales: $1,234,567.89

num = 255
print(f"Hex: {num:#x}")                  # 输出: Hex: 0xff

文本对齐与填充：可以控制字符串的宽度、对齐方式和填充字符。

name = "Bob"
print(f"{name:>10}")     # 右对齐，宽度10，输出: `       Bob`
print(f"{name:_<10}")    # 左对齐，用_填充，输出: `Bob_______`
print(f"{name:*^10}")    # 居中对齐，用*填充，输出: `***Bob****`

格式化日期时间：直接对 datetime 对象使用格式说明符。

from datetime import datetime
now = datetime.now()
print(f"Today's date is {now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}")  # 输出: Today's date is 2025-12-30 14:30:45

三、其他重要特性与注意事项

多行 f-string：可以通过三引号或隐式拼接来创建多行字符串。

name = "Bob"
age = 25
bio = f"""
Name: {name}
Age: {age}
Profession: Software Engineer
"""

调试支持（Python 3.8+）：使用 = 修饰符可以快速输出变量名及其值，便于调试。

x = 10
print(f"{x=}")  # 输出: x=10

处理特殊字符：

• 若要在字符串中显示花括号本身，需使用双花括号 {{ 和 }} 进行转义。
• 大括号内的表达式不能包含反斜杠 \ 进行转义。若需使用引号，应确保内外引号不同（例如，外层用双引号，内层用单引号）。

性能优势：由于其内部实现机制是编译时解析为高效字节码，而非运行时进行复杂的解析或函数调用，f-string 的执行速度通常显著快于 % 格式化与 str.format() 方法。

四、与旧式格式化方法的对比

在 f-string 出现之前，Python 主要依赖 % 格式化与 str.format() 方法。

% 格式化：语法类似 C 语言，在复杂场景下可读性差且易出错，官方已不推荐。

message = "Hello, %s. You are %s." % (name, age)

str.format() 方法：比 % 更灵活，支持位置参数和关键字参数，但在多变量时代码仍显冗长。

message = "Hello, {}. You are {}.".format(name, age)

相比之下，f-string 语法最直观，将变量和表达式直接嵌入字符串上下文，大大提升了代码的可读性和编写效率。除非需要兼容 Python 3.6 之前的版本，否则 f-string 是现代 Python 开发中字符串格式化的首选方法。

五、总结

总而言之，Python 的 f-string 通过其 f"文本 {表达式}" 的简洁语法，完美融合了表达力、可读性与高性能。它支持从简单的变量替换到复杂的表达式求值、精细的格式控制以及日期处理，是构建动态字符串最现代和推荐的方式。

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