Python 的 f-string 可以连接字符串与数字的原因解析

2023-07-05 08:58:03 77

本文出自“Python为什么”系列，归档在Github上：https://github.com/chinesehuazhou/python-whydo

毫无疑问，Python是一门强类型语言。强类型语言。强类型语言！（关于强弱类型话题，推荐阅读这篇技术科普文）

这就意味着，不同类型的对象通常需要先做显式地类型转化，然后才能进行某些操作。

下面以字符串和数字为例，看看强行操作会产生什么结果：

>>>"Python猫"+666
Traceback(mostrecentcalllast):
File"",line1,in
TypeError:canonlyconcatenatestr(not"int")tostr

它报类型错误了（TypeError），说字符串只能连接（concatenate）字符串，不能连接int类型。这正是强类型语言的基本约束。

但是，如果我们先把数字“转化”成字符串类型，再执行“+”操作，就不会报错了：

>>>"Python猫"+str(666)
'Python猫666'

上面的这个例子，对读者们来说，应该并不难理解。

由此，我们要引出一个问题：如何在不作显式类型转化的情况下，进行字符串与数字类型的拼接呢？

在《详解Python拼接字符串的七种方式》这篇文章中，它梳理了七种拼接字符串的写法，我们可以逐个来试验一下。

几种字符串拼接方式：

1、格式化类：%、format()、template

2、拼接类：+、()、join()

3、插值类：f-string

为了节省篇幅，此处直接把可以顺利拼接的4种写法罗列如下：

>>>"%s%d"%("Python猫",666)
'Python猫666'

>>>fromstringimportTemplate
>>>s=Template('${s1}${s2}')
>>>s.safe_substitute(s1='Python猫',s2=666)
'Python猫666'

>>>"Python猫{}".format(666)
'Python猫666'

>>>num=666
>>>f"Python猫{num}"
'Python猫666'

第一种写法（即%格式化）来自古老的C语言，其中的“%d”是一个占位符，表示它将要接收一个整数，并格式化成字符串。

第二和第三种写法，它们是第一种写法的升级版，不同的是，它们的占位符是通用型的，不必指定“%s”、“%d”等等明确的类型。这两种写法中，数字类型的参数被传给特定的格式化方法（即safe_substitute与format），在这些方法的内部，它们会作类型转化处理。

可以说，上述三种写法都不难理解，它们的意图都有迹可循。

但是，现在再看看最后一种写法，也就是f-string写法，似乎就不是那么明显了。

首先，在字符串内部，它并没有像“%格式化”那样指定占位符的类型；其次，所要拼接的数字并没有作为任何函数的参数来传递。

也就是说，在明面上根本看不出任何要作类型转化的意图。但是，由于我们已知Python是强类型语言，已知数字类型绝对不可能直接拼接到字符串里，因此，只能说明f-string语法在底层作了某种类型转化的操作！

那么，我们就可以再提出一个新的问题：f-string语法在处理字符串与数字时，是如何实现数字的类型转化的呢？

也许有的读者会猜想它是调用了内置的str()或repr()（或它们对应的魔术方法__str__()与__repr__()），从而实现类型转化，但是，答案并没有如此简单！

f-string语法是在Python3.6版本引入的。为了省事，我们直接找到PEP-498文档，在里面查阅看是否有关于实现原理的线索。

文档地址：https://www.python.org/dev/peps/pep-0498

PEP里提到，f-string的语法格式是这样的：

f'{}...'

其中，花括号里的内容就是要作格式化的内容，除去可选的“optional”部分后，“expression”部分就是真正要处理的内容。对应前文的例子，数字666就是一个expression。

expression会按__format__协议进行格式化，但是并不会直接调用__format__()这个方法。

文档上指出，实际的执行过程等效于type(value).__format__(value,format_spec)或者format(value,format_spec)。

事实上，字符串对象的foramt()方法跟Python内置的foramt()函数，它们都会调用__format__()魔术方法，所以，f-string其实是前文中format()格式化写法的升级版。

在默认情况下，format_spec是一个空字符串，而format(value,"")的效果等同于str(value)，因此，在不指定其它format_spec的情况下，可以简单地认为f-string就是调用了str()来作的类型转化……

至此，我们看到了f-string的实现原理，明白了它在拼接字符串与数字时，效果等效于前文的format()格式化方法，也等效于使用str()进行类型转化。

写在最后：本文属于“Python为什么”系列（Python猫出品），该系列主要关注Python的语法、设计和发展等话题，以一个个“为什么”式的问题为切入点，试着展现Python的迷人魅力。更多精彩文章，请移步Github查看，项目地址：https://github.com/chinesehuazhou/python-whydo

到此这篇关于Python的f-string可以连接字符串与数字的原因解析的文章就介绍到这了,更多相关Pythonf-string连接字符串与数字内容请搜索毛票票以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持毛票票！

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