Python字符串格式化：str.format详解与标准说明符指南

自Python 2.6版本起，引入了str.format函数以替代原有的%操作符。该方法在直观性和灵活性上均优于旧式写法，下文将详细阐述其具体应用方式。

以下展示使用%操作符的示例代码：

""
"PI is %f..." % 3.14159 # => 'PI is 3.141590...'
"%d + %d = %d" % (5, 6, 5+6) # => '5 + 6 = 11'
"The usage of %(language)s" % {"language": "python"} # => 'The usage of python'

这种格式与C语言中的printf类似。由于%是操作符，其左右两侧各只能放置一个参数，因此当右侧包含多个值时，必须使用元组或字典进行包裹，且不能混合使用，这限制了其灵活性。

使用format方法改写上述示例如下：

"PI is {0}...".format(3.14159) # => 'PI is 3.14159...'
"{0} + {1} = {2}".format(5, 6, 5+6) # => '5 + 6 = 11'
"The usage of {language}".format(language = "Python") # => 'The usage of Python'

这种写法是否更加直观？（当然，习惯C语言printf格式的开发者可能仍偏爱前一种方式 :-) ）

格式化字符串

"{named} consist of intermingled character {0} and {1}".format("data", "markup", \
  named = "Formats trings")
format(10.0, "7.3g") # => '   10'
"My name is {0} :-{{}}".format('Fred') # => 'My name is Fred :-{}'

请注意第一行中的'\'符号。若需将单个语句换行书写，必须在行尾添加反斜杠进行转义。

使用%操作符无法实现元组与字典的混用。此处涉及命名参数，这是Python的一项特性。在定义数组时，可使用*args和**kwargs语法展开集合与字典。需注意，命名参数应置于位置参数之后。

第二条语句展示了format内置函数用于格式化单个值的情况。

第三条语句演示了{}的转义方法。由于{}在格式化字符串中属于特殊字符，无法直接显示，因此需通过多嵌套一层大括号来实现转义。

使用属性和索引

"My name is {0.name}".format(open('out.txt', 'w')) # => 'My name is out.txt'

'{0.name}' 的用法等同于调用对象的属性，例如 open('out.txt', 'w').name

"My name is {0[name]}".format(dict(name='Fred')) # => 'My name is Fred'

使用索引同样可行。

obj[key] 的机制等同于调用 obj.__getitem__('key')

标准说明符（Specifiers）

熟悉C语言的程序员应了解printf的复杂性。format函数也定义了一系列标准说明符，用于解释值的格式并将其插入字符串中。例如：

"My name is {0:8}".format('Fred') # => 'My name is Fred  '

':'之后的部分即为说明符。在上述示例中，说明符仅包含'8'（即minimumwidth），表示插入值的宽度至少为8。由于'Fred'仅占4个字符，因此额外补充了4个空格。

说明符的详细格式结构如下：

[[fill]align][sign][#][0][minimumwidth][.precision][type]（这并不比C语言的printf更简洁！）

注意：'[]'表示该元素为可选。因此，所有格式说明符均为可选参数！如前例所示，大部分示例并未使用完整格式（仅为清晰起见）。实际上，这些参数非常实用。

我们逐一解析： 1、[fill]align 表示排列方式。当设置的minimumwidth大于插入值的长度时，会产生留白，如前例中的'My name is Fred '。默认情况下，留白位于右侧，即插入值默认左对齐。若尝试使用{0:>8}，结果将变为右对齐的'My name is Fred'。 fill 表示用于填充留白的字符。仅在指定align时，fill才生效！align可以是以下标识之一：

• < 左对齐，此为默认设置
• > 右对齐
• = 将留白放置在align标识之后，此选项仅对数字有效。具体含义如下：align涉及数字正负号的显示，同样仅适用于数字。若指定'='，则数字的正负号将显示在留白之前。例如：format(-12, "0=8") # => '-0000012'。此处使用的是格式化单个值的内置函数format。'0'为fill元素，用于填充留白；'='为标识符；'8'指定最小宽度为8，从而产生5个留白。至于align，此处使用默认的'-'，后续将详细讲解。
• ^ 居中对齐

2、sign 数字符号，此选项仅对数字有效。

• + 显示加号和减号
• - 不显示加号，仅显示减号。在未指定最小宽度的情况下，负数总是比正数多占用一个符号位置。此为默认设置。
• ' ' (一个空格) 使用留白代替加号

3、# 显示数字的前缀以表示进制（如0b、0o、0x）

4、0 使用'0'填充留白。

5、minimumwidth 指定最小宽度，前文已多次使用。

6、.precision 'precision'为十进制数字，表示显示小数点后的位数。

7、type 值的类型：

①整型：

• b 二进制
• c 字符型，将数字转换为表示Unicode的字符
• d 十进制
• o 八进制
• x 十六进制，显示小写字母
• X 十六进制，显示大写字母
• n 行为与d相同，采用本地化的数字表示方式
• ''(空，无空格) 行为与d相同

②浮点数

• e 科学计数法表示，使用小写e
• E 科学计数法表示，使用大写E
• f 显示为定点数，默认保留小数点后六位
• F 与f相同
• g 自动选择是否使用科学计数法表示
• G 与g相同
• n 与g相同，采用本地化表示方式
• % 使用百分比表示
• ''(空) 与g相同

每个对象均可重写自身的格式化说明符，例如datetime类重写后可按以下方式表示：

"Today is: {0:%a %b %d %H:%M:%S %Y}".format(datetime.now())

预先转换

:之后为格式说明符，在此之前还可以添加预转换标识

• !r 调用对象的__repr__方法转换为标准字符串
• !s 调用对象的__str__方法转换为字符串

重写__format__方法

在格式化字符串时，首先对每个值进行格式化，然后将其插入字符串内。格式化值调用的是format内置方法，而format则简单地调用该值的__format__方法。

def format(value, format_spec):
  return value.__format__(format_spec)

在object类中实现了__format__方法，其功能是将对象本身通过str()转换为字符串，然后将该字符串传入内置的format方法，实际上即调用转换后的__format__方法。

class object:
  def __format__(self, format_spec):
    return format(str(self), format_spec)

int/float/str自身实现了__format__方法，前文已介绍它们各自的说明符。

结束语

还有一点涉及自定义Formatter，不过日常使用中较少遇到。这留作下篇关于string模块源码解读的内容。建议有兴趣的开发者多阅读Python标准库的源码，这极具学习价值。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也欢迎大家多多支持本站。