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关于c:为什么-Python-的-fstring-可以连接字符串与数字

jiezi

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！（对于强弱类型话题，举荐浏览这篇 技术科普文）

这就意味着，不同类型的对象通常须要先做 显式地类型转化， 而后能力进行某些操作。

上面以字符串和数字为例，看看强行操作会产生什么后果：

>>> "Python 猫" + 666
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

它报类型谬误了（TypeError），说字符串只能连贯（concatenate）字符串，不能连贯 int 类型。 这正是强类型语言的根本束缚。

然而，如果咱们先把数字“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'

下面的这个例子，对读者们来说，应该并不难理解。

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

在《详解 Python 拼接字符串的七种形式》这篇文章中，它梳理了七种拼接字符串的写法，咱们能够一一来试验一下。

几种字符串拼接形式：

1、格式化类：%、format()、template

2、拼接类：+、()、join()

3、插值类：f-string

为了节俭篇幅，此处间接把能够顺利拼接的 4 种写法列举如下：

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

>>> from string import Template
>>> 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，示意它将要接管一个整数，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，不用指定“%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办法（即 safe_substitute 与 format），在这些办法的外部，它们会作类型转化解决。

能够说，上述三种写法都不难理解，它们的用意都有迹可循。

然而，当初再看看最初一种写法，也就是 f-string 写法，仿佛就不是那么显著了。

首先，在字符串外部，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，在明面上基本看不出任何要作类型转化的用意。然而，因为咱们已知 Python 是强类型语言，已知数字类型相对不可能间接拼接到字符串里，因而，只能阐明 f-string 语法在底层作了某种类型转化的操作！

那么，咱们就能够再提出一个新的问题：f-string 语法在解决字符串与数字时，是如何实现数字的类型转化的呢？

兴许有的读者会猜测它是调用了内置的 str() 或 repr()（或它们对应的魔术办法 \_\_str\_\_() 与 \_\_repr\_\_()），从而实现类型转化，然而，答案并没有如此简略！

f-string 语法是在 Python 3.6 版本引入的。为了省事，咱们间接找到 PEP-498 文档，在外面查阅看是否有对于实现原理的线索。

文档地址：https://www.python.org/dev/pe…

PEP 里提到，f-string 的语法格局是这样的：

f'<text> {<expression> <optional !s, !r, or !a> <optional : format specifier>} <text> ...'

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”局部后，“expression”局部就是真正要解决的内容。对应前文的例子，数字 666 就是一个 expression。

expression 会按 \_\_format\_\_ 协定进行格式化，然而并不会间接调用 \_\_format\_\_() 这个办法。

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

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

在默认状况下，format_spec 是一个空字符串，而 format(value, "") 的成果等同于str(value)，因而，在不指定其它 format_spec 的状况下， 能够简略地认为 f-string 就是调用了 str() 来作的类型转化……

至此，咱们看到了 f-string 的实现原理，明确了它在拼接字符串与数字时，成果等效于前文的 format() 格式化办法，也等效于应用 str() 进行类型转化。

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

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