f-строки в Python

Начиная с версии 3.6 в Python появился новый тип строк — f-строки, которые буквально означают «formatted string». Эти строки улучшают читаемость кода, а также работают быстрее чем другие способы форматирования. F-строки задаются с помощью литерала «f» перед кавычками.

>>> "обычная строка"
>>> f"f-строка"

f-строки - это пятый способ (sic!) форматирования строк в Python, который очень похож на использование метода format().

Вспомним все 5 способов форматирования.

5 способов форматирования строк

1. Конкатенация. Грубый способ форматирования, в котором мы просто склеиваем несколько строк с помощью операции сложения:

>>> name = "Дмитрий"
>>> age = 25
>>> print("Меня зовут " + name + ". Мне " + str(age) + " лет.")
>>> Меня зовут Дмитрий. Мне 25 лет.

2. %-форматирование. Самый популярный способ, который перешел в Python из языка С. Передавать значения в строку можно через списки и кортежи , а также и с помощью словаря. Во втором случае значения помещаются не по позиции, а в соответствии с именами.

>>> name = "Дмитрий"
>>> age = 25
>>> print("Меня зовут %s. Мне %d лет." % (name, age))
>>> Меня зовут Дмитрий. Мне 25 лет.
>>> print("Меня зовут %(name)s. Мне %(age)d лет." % {"name": name, "age": age})
>>> Меня зовут Дмитрий. Мне 25 лет.

3. Template-строки. Этот способ появился в Python 2.4, как замена %-форматированию (PEP 292), но популярным так и не стал. Поддерживает передачу значений по имени и использует $-синтаксис как в PHP.

>>> from string import Template
>>> name = "Дмитрий"
>>> age = 25
>>> s = Template('Меня зовут $name. Мне $age лет.')
>>> print(s.substitute(name=name, age=age))
>>> Меня зовут Дмитрий. Мне 25 лет.

4. Форматирование с помощью метода format(). Этот способ появился в Python 3 в качестве замены %-форматированию. Он также поддерживает передачу значений по позиции и по имени.

>>> name = "Дмитрий"
>>> age = 25
>>> print("Меня зовут {}. Мне {} лет.".format(name, age)
>>> Меня зовут Дмитрий. Мне 25 лет.
>>> print("Меня зовут {name} Мне {age} лет.".format(age=age, name=name)
>>> Меня зовут Дмитрий. Мне 25 лет.

5. f-строки. Форматирование, которое появилось в Python 3.6 (PEP 498). Этот способ похож на форматирование с помощью метода format(), но гибче, читабельней и быстрей.

>>> name = "Дмитрий"
>>> age = 25
>>> print(f"Меня зовут {name} Мне {age} лет.")
>>> Меня зовут Дмитрий. Мне 25 лет.

Погружение в f-строки

f-строки делают очень простую вещь — они берут значения переменных, которые есть в текущей области видимости, и подставляют их в строку. В самой строке вам лишь нужно указать имя этой переменной в фигурных скобках.

>>> name = "Дмитрий"
>>> age = 25
>>> print(f"Меня зовут {name} Мне {age} лет.")
>>> Меня зовут Дмитрий. Мне 25 лет.

f-строки также поддерживают расширенное форматирование чисел:

>>> from math import pi
>>> print(f"Значение числа pi: {pi:.2f}")
>>> Значение числа pi: 3.14

С помощью f-строк можно форматировать дату без вызова метода strftime():

>>> from datetime import datetime as dt
>>> now = dt.now()
>>> print(f"Текущее время {now:%d.%m.%Y %H:%M}")
>>> Текущее время 24.02.2017 15:51

Они поддерживают базовые арифметические операции. Да, прямо в строках:

>>> x = 10
>>> y = 5
>>> print(f"{x} x {y} / 2 = {x * y / 2}")
>>> 10 x 5 / 2 = 25.0

Позволяют обращаться к значениям списков по индексу:

>>> planets = ["Меркурий", "Венера", "Земля", "Марс"]
>>> print(f"Мы живим не планете {planets[2]}")
>>> Мы живим не планете Земля

А также к элементам словаря по ключу:

>>> planet = {"name": "Земля", "radius": 6378000}
>>> print(f"Планета {planet['name']}. Радиус {planet['radius']/1000} км.")
>>> Планета Земля. Радиус 6378.0 км. 

Причем вы можете использовать как строковые, так и числовые ключи. Точно так же, как в обычном Python коде:

>>> digits = {0: 'ноль', 'one': 'один'}
>>> print(f"0 - {digits[0]}, 1 - {digits['one']}")
>>> 0 - ноль, 1 - один

Вы можете вызывать в f-строках методы объектов:

>>> name = "Дмитрий"
>>> print(f"Имя: {name.upper()}")
>>> Имя: ДМИТИРИЙ

А также вызывать функции:

>>> print(f"13 / 3 = {round(13/3)}")
>>> 13 / 3 = 4

f-строки очень гибкий и мощный инструмент для создания самых разнообразных шаблонов. Со всеми возможностями f-строк вы можете ознакомиться в PEP498.

Переиспользование кавычек в Python 3.12

Начиная с Python версии 3.12, f-строки поддерживают так называемое переиспользование кавычек (quote reuse), когда один вид кавычек применяется и для оформления самой строки, и для работы внутри фигурных скобок. Иными словами, теперь вы можете писать так:

>>> planet = {"name": "Земля", "radius": 6378000}
>>> print(f"Планета {planet["name"]}. Радиус {planet["radius"]/1000} км.")

Обратите внимание, что f-строка начинается и заканчивается с двойных кавычек и те же двойные кавычки я использую для доступа к ключам "name" и "radius"внутри фигурных скобок. И это важное уточнение. Если вы решите переиспользовать кавычки вне фигурных скобок, то это вызовет синтаксическую ошибку:

>>> planet = {"name": "Земля", "radius": 6378000}
>>> # Так писать нельзя
>>> print(f"Планета "{planet["name"]}". Радиус {planet["radius"]/1000} км.")

>>> # А так можно
>>> print(f"Планета \"{planet["name"]}\". Радиус {planet["radius"]/1000} км.")

Использование кавычек за пределами фигурных скобок подчиняется тем же правилам, что и при работе с обычными строками: чередовать, либо экранировать. И разумеется, парность кавычек внутри фигурных скобок должна сохраняться. Либо двойные "name", либо одинарные 'name', но не вперемешку "name'.

Подробнее о переиспользовании кавычек можно почитать в PEP 701.

Производительность

F-строки не только гибкие, но и быстрые. И для сравнения производительности разных подходов к форматированию я подготовил два шаблона:

• простой, в который нужно вставить всего два значения: строку и число;
• сложный, данные для которого собираются из разных переменных, а внутри происходит преобразование даты, вещественного числа, а также округление.

Финальная простая строка получается такой:

Привет, меня зовут Дмитрий. Мне 27 лет.

Сложная строка на выходе такая:

Сегодня 24.02.2017.
Мы живём на планете Земля. Её радиус 6378 км., а масса 5.973e+24
Период обращения планеты вокруг Солнца 365 дней.

Далее я написал 5 функций, каждая из которых возвращает строку отформатированную одним из способом, а после запустил каждую функцию много раз. Пример всех функций и тестового скрипта можете скачать тут.

После недолгого тестирования я получил следующие результаты:

На простых примерах f-строки показывают наилучшие результаты.
На 25% быстрее %-форматирования и метода format().

На сложных шаблонах f-строки ведут себя так же как %-форматирование
(разница в пользу %-форматирования не превышает величину погрешности).
А вот относительно метода format() f-строки быстрее на 27%.

Заключение

Если вы используете Python 3.6 и старше, то самое время использовать f-строки — они гибкие и быстрые.