字符串格式：% vs. .format vs. f-string 文字

Question

Python 2.6 引入了 str.format() 方法，其语法与现有的 % 运算符略有不同。哪个更好，适用于什么情况？

Python 3.6 现在通过语法f"my string" 引入了另一种字符串格式化格式的字符串文字（又名“f”字符串）。此格式选项是否比其他格式选项更好？

1. 以下使用每种方法，结果都一样，那么有什么区别呢？

    #!/usr/bin/python
    sub1 = "python string!"
    sub2 = "an arg"
   
    sub_a = "i am a %s" % sub1
    sub_b = "i am a {0}".format(sub1)
    sub_c = f"i am a {sub1}"
   
    arg_a = "with %(kwarg)s!" % {'kwarg':sub2}
    arg_b = "with {kwarg}!".format(kwarg=sub2)
    arg_c = f"with {sub2}!"
   
    print(sub_a)    # "i am a python string!"
    print(sub_b)    # "i am a python string!"
    print(sub_c)    # "i am a python string!"
   
    print(arg_a)    # "with an arg!"
    print(arg_b)    # "with an arg!"
    print(arg_c)    # "with an arg!"
   

2. 此外，Python 中何时会出现字符串格式化？例如，如果我的日志记录级别设置为 HIGH，我仍然会因为执行以下% 操作而受到打击吗？如果是这样，有没有办法避免这种情况？

    log.debug("some debug info: %s" % some_info)
   

Answer 1

回答您的第一个问题....format 在许多方面似乎更加复杂。关于% 的一个恼人的事情是它可以接受一个变量或一个元组。你会认为以下方法总是有效的：

"hi there %s" % name

然而，如果name 恰好是(1, 2, 3)，它会抛出一个TypeError。为保证它始终打印，您需要这样做

"hi there %s" % (name,)   # supply the single argument as a single-item tuple

这太丑了。 .format 没有这些问题。同样在您给出的第二个示例中，.format 示例看起来更简洁。

你为什么不使用它？

• 不知道（在阅读本文之前我）
• 必须与 Python 2.5 兼容

---

要回答您的第二个问题，字符串格式化与任何其他操作同时发生 - 在评估字符串格式化表达式时。而 Python 不是一种惰性语言，它会在调用函数之前评估表达式，因此在您的 log.debug 示例中，表达式 "some debug info: %s"%some_info 将首先评估为，例如"some debug info: roflcopters are active"，那么该字符串将被传递给log.debug()。

Answer 2

假设您使用 Python 的 logging 模块，您可以将字符串格式化参数作为参数传递给 .debug() 方法，而不是自己进行格式化：

log.debug("some debug info: %s", some_info)

除非记录器实际记录某些内容，否则会避免进行格式化。

Answer 3

根据我的测试，% 的性能优于 format。

测试代码：

Python 2.7.2：

import timeit
print 'format:', timeit.timeit("'{}{}{}'.format(1, 1.23, 'hello')")
print '%:', timeit.timeit("'%s%s%s' % (1, 1.23, 'hello')")

结果：

> format: 0.470329046249
> %: 0.357107877731

Python 3.5.2

import timeit
print('format:', timeit.timeit("'{}{}{}'.format(1, 1.23, 'hello')"))
print('%:', timeit.timeit("'%s%s%s' % (1, 1.23, 'hello')"))

结果

> format: 0.5864730989560485
> %: 0.013593495357781649

在 Python2 中看起来，差异很小，而在 Python3 中，% 比 format 快得多。

感谢@Chris Cogdon 提供示例代码。

编辑 1：

2019 年 7 月在 Python 3.7.2 中再次测试。

结果：

> format: 0.86600608
> %: 0.630180146

没有太大区别。我猜 Python 正在逐步改进。

编辑 2：

在有人在评论中提到了python 3的f-string后，我在python 3.7.2下对以下代码做了测试：

import timeit
print('format:', timeit.timeit("'{}{}{}'.format(1, 1.23, 'hello')"))
print('%:', timeit.timeit("'%s%s%s' % (1, 1.23, 'hello')"))
print('f-string:', timeit.timeit("f'{1}{1.23}{\"hello\"}'"))

结果：

format: 0.8331376779999999
%: 0.6314778750000001
f-string: 0.766649943

似乎 f-string 仍然比 % 慢，但比 format 好。

Answer 4

模运算符（ % ）不能做的事情，afaik：

tu = (12,45,22222,103,6)
print '{0} {2} {1} {2} {3} {2} {4} {2}'.format(*tu)

结果

12 22222 45 22222 103 22222 6 22222

非常有用。

另外一点：format()，作为一个函数，可以在其他函数中作为参数使用：

li = [12,45,78,784,2,69,1254,4785,984]
print map('the number is {}'.format,li)   

print

from datetime import datetime,timedelta

once_upon_a_time = datetime(2010, 7, 1, 12, 0, 0)
delta = timedelta(days=13, hours=8,  minutes=20)

gen =(once_upon_a_time +x*delta for x in xrange(20))

print '\n'.join(map('{:%Y-%m-%d %H:%M:%S}'.format, gen))

结果：

['the number is 12', 'the number is 45', 'the number is 78', 'the number is 784', 'the number is 2', 'the number is 69', 'the number is 1254', 'the number is 4785', 'the number is 984']

2010-07-01 12:00:00
2010-07-14 20:20:00
2010-07-28 04:40:00
2010-08-10 13:00:00
2010-08-23 21:20:00
2010-09-06 05:40:00
2010-09-19 14:00:00
2010-10-02 22:20:00
2010-10-16 06:40:00
2010-10-29 15:00:00
2010-11-11 23:20:00
2010-11-25 07:40:00
2010-12-08 16:00:00
2010-12-22 00:20:00
2011-01-04 08:40:00
2011-01-17 17:00:00
2011-01-31 01:20:00
2011-02-13 09:40:00
2011-02-26 18:00:00
2011-03-12 02:20:00

Answer 5

PEP 3101 建议用 Python 3 中新的高级字符串格式替换 % 运算符，这将是默认值。

Answer 6

但是请注意，刚才我在尝试将现有代码中的所有% 替换为.format 时发现了一个问题：'{}'.format(unicode_string) 将尝试对unicode_string 进行编码，并且可能会失败。强>

看看这个 Python 交互式会话日志：

Python 2.7.2 (default, Aug 27 2012, 19:52:55) 
[GCC 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-48)] on linux2
; s='й'
; u=u'й'
; s
'\xd0\xb9'
; u
u'\u0439'

s 只是一个字符串（在 Python3 中称为“字节数组”），u 是一个 Unicode 字符串（在 Python3 中称为“字符串”）：

; '%s' % s
'\xd0\xb9'
; '%s' % u
u'\u0439'

当您将 Unicode 对象作为参数提供给 % 运算符时，即使原始字符串不是 Unicode，它也会生成 Unicode 字符串：

; '{}'.format(s)
'\xd0\xb9'
; '{}'.format(u)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'latin-1' codec can't encode character u'\u0439' in position 0: ordinal not in range(256)

但.format 函数会引发“UnicodeEncodeError”：

; u'{}'.format(s)
u'\xd0\xb9'
; u'{}'.format(u)
u'\u0439'

只有当原始字符串是 Unicode 时，它​​才可以使用 Unicode 参数。

; '{}'.format(u'i')
'i'

或者如果参数字符串可以转换为字符串（所谓的“字节数组”）

Answer 7

正如我今天发现的那样，通过 % 格式化字符串的旧方法不支持 Decimal，这是 Python 用于十进制定点和浮点运算的模块，开箱即用。

示例（使用 Python 3.3.5）：

#!/usr/bin/env python3

from decimal import *

getcontext().prec = 50
d = Decimal('3.12375239e-24') # no magic number, I rather produced it by banging my head on my keyboard

print('%.50f' % d)
print('{0:.50f}'.format(d))

输出：

0.000000000000000000000000312375239000000009907464850 0.000000000000000000000000312375239000000000000000000

肯定有一些变通方法，但您仍然可以考虑立即使用format() 方法。

Answer 8

附带说明一下，您不必对性能造成影响就可以使用带有日志记录的新样式格式。您可以将任何对象传递给实现__str__ 魔术方法的logging.debug、logging.info 等。当日志记录模块决定它必须发出您的消息对象（无论它是什么）时，它会在此之前调用str(message_object)。所以你可以这样做：

import logging


class NewStyleLogMessage(object):
    def __init__(self, message, *args, **kwargs):
        self.message = message
        self.args = args
        self.kwargs = kwargs

    def __str__(self):
        args = (i() if callable(i) else i for i in self.args)
        kwargs = dict((k, v() if callable(v) else v) for k, v in self.kwargs.items())

        return self.message.format(*args, **kwargs)

N = NewStyleLogMessage

# Neither one of these messages are formatted (or calculated) until they're
# needed

# Emits "Lazily formatted log entry: 123 foo" in log
logging.debug(N('Lazily formatted log entry: {0} {keyword}', 123, keyword='foo'))


def expensive_func():
    # Do something that takes a long time...
    return 'foo'

# Emits "Expensive log entry: foo" in log
logging.debug(N('Expensive log entry: {keyword}', keyword=expensive_func))

这在 Python 3 文档 (https://docs.python.org/3/howto/logging-cookbook.html#formatting-styles) 中都有描述。但是，它也适用于 Python 2.6 (https://docs.python.org/2.6/library/logging.html#using-arbitrary-objects-as-messages)。

使用这种技术的一个优点，除了它与格式风格无关之外，是它允许惰性值，例如上面的函数expensive_func。这为此处 Python 文档中给出的建议提供了一个更优雅的替代方案：https://docs.python.org/2.6/library/logging.html#optimization。

Answer 9

.format 的另一个优点（我在答案中没有看到）：它可以获取对象属性。

In [12]: class A(object):
   ....:     def __init__(self, x, y):
   ....:         self.x = x
   ....:         self.y = y
   ....:         

In [13]: a = A(2,3)

In [14]: 'x is {0.x}, y is {0.y}'.format(a)
Out[14]: 'x is 2, y is 3'

或者，作为关键字参数：

In [15]: 'x is {a.x}, y is {a.y}'.format(a=a)
Out[15]: 'x is 2, y is 3'

据我所知，% 无法做到这一点。

Answer 10

% 可能有帮助的一种情况是您正在格式化正则表达式。例如，

'{type_names} [a-z]{2}'.format(type_names='triangle|square')

引发IndexError。在这种情况下，您可以使用：

'%(type_names)s [a-z]{2}' % {'type_names': 'triangle|square'}

这避免了将正则表达式写为'{type_names} [a-z]{{2}}'。当您有两个正则表达式时，这可能很有用，其中一个单独使用而没有格式，但两者的连接都已格式化。

Answer 11

从 Python 3.6 (2016) 开始，您可以使用 f-strings 替换变量：

>>> origin = "London"
>>> destination = "Paris"
>>> f"from {origin} to {destination}"
'from London to Paris'

注意f" 前缀。如果您在 Python 3.5 或更早版本中尝试此操作，您将获得 SyntaxError。

见https://docs.python.org/3.6/reference/lexical_analysis.html#f-strings

Answer 12

对于 python 版本 >= 3.6（参见PEP 498）

s1='albha'
s2='beta'

f'{s1}{s2:>10}'

#output
'albha      beta'

Answer 13

我要补充一点，从 3.6 版开始，我们可以像下面这样使用 fstrings

foo = "john"
bar = "smith"
print(f"My name is {foo} {bar}")

哪个给

我叫约翰·史密斯

所有内容都转换为字符串

mylist = ["foo", "bar"]
print(f"mylist = {mylist}")

结果：

mylist = ['foo', 'bar']

你可以像其他格式的方法一样传递函数

print(f'Hello, here is the date : {time.strftime("%d/%m/%Y")}')

举个例子

您好，这里是日期：16/04/2018

Answer 14

如果您的 python >= 3.6，F 字符串格式的文字是您的新朋友。

它更简单、干净、性能更好。

In [1]: params=['Hello', 'adam', 42]

In [2]: %timeit "%s %s, the answer to everything is %d."%(params[0],params[1],params[2])
448 ns ± 1.48 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)

In [3]: %timeit "{} {}, the answer to everything is {}.".format(*params)
449 ns ± 1.42 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)

In [4]: %timeit f"{params[0]} {params[1]}, the answer to everything is {params[2]}."
12.7 ns ± 0.0129 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100000000 loops each)

Answer 15

但有一件事是，如果您有嵌套的花括号，则不适用于格式，但 % 会起作用。

例子：

>>> '{{0}, {1}}'.format(1,2)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#3>", line 1, in <module>
    '{{0}, {1}}'.format(1,2)
ValueError: Single '}' encountered in format string
>>> '{%s, %s}'%(1,2)
'{1, 2}'
>>> 

Answer 16

Python 3.6.7 对比：

#!/usr/bin/env python
import timeit

def time_it(fn):
    """
    Measure time of execution of a function
    """
    def wrapper(*args, **kwargs):
        t0 = timeit.default_timer()
        fn(*args, **kwargs)
        t1 = timeit.default_timer()
        print("{0:.10f} seconds".format(t1 - t0))
    return wrapper


@time_it
def new_new_format(s):
    print("new_new_format:", f"{s[0]} {s[1]} {s[2]} {s[3]} {s[4]}")


@time_it
def new_format(s):
    print("new_format:", "{0} {1} {2} {3} {4}".format(*s))


@time_it
def old_format(s):
    print("old_format:", "%s %s %s %s %s" % s)


def main():
    samples = (("uno", "dos", "tres", "cuatro", "cinco"), (1,2,3,4,5), (1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 5.1), ("uno", 2, 3.14, "cuatro", 5.5),) 
    for s in samples:
        new_new_format(s)
        new_format(s)
        old_format(s)
        print("-----")


if __name__ == '__main__':
    main()

输出：

new_new_format: uno dos tres cuatro cinco
0.0000170280 seconds
new_format: uno dos tres cuatro cinco
0.0000046750 seconds
old_format: uno dos tres cuatro cinco
0.0000034820 seconds
-----
new_new_format: 1 2 3 4 5
0.0000043980 seconds
new_format: 1 2 3 4 5
0.0000062590 seconds
old_format: 1 2 3 4 5
0.0000041730 seconds
-----
new_new_format: 1.1 2.1 3.1 4.1 5.1
0.0000092650 seconds
new_format: 1.1 2.1 3.1 4.1 5.1
0.0000055340 seconds
old_format: 1.1 2.1 3.1 4.1 5.1
0.0000052130 seconds
-----
new_new_format: uno 2 3.14 cuatro 5.5
0.0000053380 seconds
new_format: uno 2 3.14 cuatro 5.5
0.0000047570 seconds
old_format: uno 2 3.14 cuatro 5.5
0.0000045320 seconds
-----