本文出自“Python為什么”系列，歸檔在 Github 上：https://github.com/chinesehuazhou/python-whydo

毫無疑問，Python 是一門強類型語言。強類型語言。強類型語言！（關于強弱類型話題，推薦閱讀這篇 技術科普文）

這就意味著，不同類型的對象通常需要先做顯式地類型轉化， 然后才能進行某些操作。

下面以字符串和數字為例，看看強行操作會產生什么結果：

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

它報類型錯誤了（TypeError），說字符串只能連接（concatenate）字符串，不能連接 int 類型。 這正是強類型語言的基本約束。

但是，如果我們先把數字“轉化”成字符串類型，再執行“+”操作，就不會報錯了：

>>> "Python貓" + str(666)
'Python貓666'

上面的這個例子，對讀者們來說，應該并不難理解。

由此，我們要引出一個問題：如何在不作顯式類型轉化的情況下，進行字符串與數字類型的拼接呢？

在《詳解Python拼接字符串的七種方式》這篇文章中，它梳理了七種拼接字符串的寫法，我們可以逐個來試驗一下。

幾種字符串拼接方式：

1、格式化類：%、format()、template

2、拼接類：+、()、join()

3、插值類：f-string

為了節省篇幅，此處直接把可以順利拼接的 4 種寫法羅列如下：

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

>>> from string import Template
>>> s = Template('${s1}${s2}')
>>> s.safe_substitute(s1='Python貓',s2=666)
'Python貓666'

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

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

第一種寫法（即 % 格式化）來自古老的 C 語言，其中的“%d”是一個占位符，表示它將要接收一個整數，并格式化成字符串。

第二和第三種寫法，它們是第一種寫法的升級版，不同的是，它們的占位符是通用型的，不必指定“%s”、“%d”等等明確的類型。這兩種寫法中，數字類型的參數被傳給特定的格式化方法（即 safe_substitute 與 format），在這些方法的內部，它們會作類型轉化處理。

可以說，上述三種寫法都不難理解，它們的意圖都有跡可循。

但是，現在再看看最后一種寫法，也就是 f-string 寫法，似乎就不是那么明顯了。

首先，在字符串內部，它并沒有像“%格式化”那樣指定占位符的類型；其次，所要拼接的數字并沒有作為任何函數的參數來傳遞。

也就是說，在明面上根本看不出任何要作類型轉化的意圖。但是，由于我們已知 Python 是強類型語言，已知數字類型絕對不可能直接拼接到字符串里，因此，只能說明 f-string 語法在底層作了某種類型轉化的操作！

那么，我們就可以再提出一個新的問題：f-string 語法在處理字符串與數字時，是如何實現數字的類型轉化的呢？

也許有的讀者會猜想它是調用了內置的 str() 或 repr()（或它們對應的魔術方法__str__() 與 __repr__()），從而實現類型轉化，但是，答案并沒有如此簡單！

f-string 語法是在 Python 3.6 版本引入的。為了省事，我們直接找到 PEP-498 文檔，在里面查閱看是否有關于實現原理的線索。

文檔地址：https://www.python.org/dev/peps/pep-0498

PEP 里提到，f-string 的語法格式是這樣的：

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

其中，花括號里的內容就是要作格式化的內容，除去可選的“optional”部分后，“expression”部分就是真正要處理的內容。對應前文的例子，數字 666 就是一個 expression。

expression 會按 __format__ 協議進行格式化，但是并不會直接調用 __format__() 這個方法。

文檔上指出，實際的執行過程等效于type(value).__format__(value, format_spec) 或者 format(value, format_spec) 。

事實上，字符串對象的 foramt() 方法跟 Python 內置的 foramt() 函數，它們都會調用__format__() 魔術方法，所以，f-string 其實是前文中 format() 格式化寫法的升級版。

在默認情況下，format_spec 是一個空字符串，而format(value, "") 的效果等同于str(value) ，因此，在不指定其它 format_spec 的情況下，可以簡單地認為 f-string 就是調用了 str() 來作的類型轉化……

至此，我們看到了 f-string 的實現原理，明白了它在拼接字符串與數字時，效果等效于前文的 format() 格式化方法，也等效于使用 str() 進行類型轉化。

寫在最后：本文屬于“Python為什么”系列（Python貓出品），該系列主要關注 Python 的語法、設計和發展等話題，以一個個“為什么”式的問題為切入點，試著展現 Python 的迷人魅力。更多精彩文章，請移步 Github 查看，項目地址：https://github.com/chinesehuazhou/python-whydo

到此這篇關于Python 的 f-string 可以連接字符串與數字的原因解析的文章就介紹到這了,更多相關Python f-string 連接字符串與數字內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！