Python 的 f-string 可以连接字符串与数字的原因解析

1. 什么是 f-string

f-string 是 Python 3.6 引入的一种新的字符串格式化方式，其名称来自于可在字符串前加上 f 的前缀。使用 f-string 可以在字符串中插入变量、表达式以及函数调用的结果。

1.1 f-string 的基本语法

f-string 的基本语法非常简洁，使用大括号 {} 来表示插入的变量或表达式，并在大括号内部使用 : 来指定格式化的方式。

name = "John"

age = 25
greeting = f"Hello, {name}. You are {age} years old."
print(greeting)  # 输出：Hello, John. You are 25 years old.

在上面的例子中，我们使用了两个 f-string 来构建了一个问候语句。在大括号内部，我们分别插入了变量 name 和 age，并使用 : 来指定格式化的方式。

1.2 f-string 的高级用法

f-string 不仅可以插入变量，还可以插入表达式和函数调用的结果。

在大括号内部，我们可以使用任意的Python表达式，并可以直接在表达式中调用函数：

import math

radius = 5
area = f"The area of a circle with radius {radius} is {math.pi * radius ** 2}."
print(area)  # 输出：The area of a circle with radius 5 is 78.53981633974483.

上面的例子中，我们通过插入表达式计算了一个圆的面积，并将结果插入到了 f-string 中。

2. f-string 的连接字符串与数字的原因

使用 f-string 连接字符串与数字有如下几个方面的好处：

2.1 代码简洁

f-string 可以让代码更加简洁易读。相比于传统的字符串拼接方式，使用 f-string 可以直接将变量插入到字符串中，而不需要使用 str() 或 format() 进行类型转换或格式化处理。

这样可以减少代码的行数，降低了出错的可能性：

name = "Alice"

age = 20
# 传统的字符串拼接方式
greeting = "Hello, " + name + ". You are " + str(age) + " years old."
# 使用 f-string
greeting = f"Hello, {name}. You are {age} years old."

2.2 表达力强

f-string 可以在字符串中直接插入表达式和函数调用的结果，使得代码更加灵活和表达力强。

使用 f-string，我们可以在大括号内部直接使用任意复杂的 Python 表达式，而不仅仅局限于变量插入：

import random

number = random.randint(1, 10)
result = f"The number is {'even' if number % 2 == 0 else 'odd'}."
print(result)  # 输出：The number is even 或 The number is odd

上面的例子中，我们根据随机生成的数字是偶数还是奇数，使用条件表达式直接构建了一个字符串，并将其插入 f-string 中。

2.3 可读性强

f-string 可以使代码更加易读。通过直接在字符串中插入变量和表达式，我们可以更加清晰地表达待插入的内容，提高了代码的可读性。

相比于传统的字符串拼接方式，使用 f-string 可以更好地将变量与字符串的关系展现出来：

name = "Bob"

age = 30
# 传统的字符串拼接方式
greeting = "Hello, " + name + ". You are " + str(age) + " years old."
# 使用 f-string
greeting = f"Hello, {name}. You are {age} years old."

3. f-string 的性能

f-string 的性能与传统的字符串拼接方式相比，并没有明显的差别。事实上，由于 f-string 会在编译时进行处理，因此在一些情况下，甚至比传统的字符串拼接方式要更加高效。

在 Python 的官方文档中，也明确指出 f-string 的性能和传统的字符串拼接方式相当：

f-strings provide a concise and convenient way to embed Python expressions inside string literals. They are also evaluated at runtime. However, f-strings are aimed at providing a concise syntax for inline string substitutions, and do not introduce new string formatting operations.

-- Python Documentation