f-strings（格式化字符串）是 Python 3.6 引入的一种格式化字符串的方式，使用 f 或 F 前缀，将表达式直接嵌入字符串中，并自动进行格式化。f-strings 就像一个灵活的模板，你可以在模板中插入变量和表达式，生成最终结果。

f-strings 基本用法

在 f-strings 中，使用花括号 {} 包裹表达式，Python 会自动将表达式计算结果插入到字符串中，比如下面这个例子:

name = "Alice"
age = 30
greeting = f"Hello, {name}! You are {age} years old."
print(greeting)  # 输出: Hello, Alice! You are 30 years old.

f 前缀告诉 Python 这是一个格式化字符串，{name} 和 {age} 中的变量会被自动替换为其值。

f-strings 支持任意表达式，如计算、函数调用、列表索引等，如下所示:

import math

radius = 5
area = f"The area of a circle with radius {radius} is {math.pi * radius ** 2:.2f}"
print(area)  # 输出: The area of a circle with radius 5 is 78.54

上面代码中我们在 f-strings 中嵌入计算表达式，并使用 :.2f 指定保留两位小数。

注意我们在 {} 中指定了 :，这个是用来进行格式化控制的，: 后面跟着格式化规范，比如保留小数位数、日期格式化、货币格式化等，

price = 1234.5678
formatted = f"${price:,.2f}"
print(formatted)  # 输出: $1,234.57

这里我们使用 :, 插入千位分隔符，使用 .2f 保留两位小数，生成格式化的货币表示。

对于字符串我们还可以使用 str.format() 和 % 操作符进行格式化，但是相比之下 f-strings 更加简洁和直观，代码可读性更高，如下所示:

name = "Alice"
age = 30
greeting = "Hello, {}! You are {} years old.".format(name, age)  # {} 为占位符
print(greeting)  # 输出: Hello, Alice! You are 30 years old.

上面代码中我们通过 str.format() 方法格式化字符串，将变量传递给占位符 {}，生成最终结果。除了使用 {} 占位符外，我们还可以使用 % 操作符进行格式化，如下所示:

name = "Alice"
age = 30
greeting = "Hello, %s! You are %d years old." % (name, age)
print(greeting)  # 输出: Hello, Alice! You are 30 years old.

无论是使用 str.format() 方法还是 % 操作符，都需要传递参数给占位符，相对而言 f-strings 更加简洁和直观，是 Python 中推荐的字符串格式化方式。

name = "Alice"
age = 30
greeting = f"Hello, {name}! You are {age} years old."
print(greeting)  # 输出: Hello, Alice! You are 30 years old.

我们只需要在 f-strings 中直接将变量和表达式嵌入字符串中，避免了格式化方法中的参数传递和占位符，代码更加简洁和易读。

此外我们还可以使用 f-strings 格式化多行字符串，如下所示:

name = "Alice"
age = 30
message = f"""
Name: {name}
Age: {age}
"""
print(message)

上面代码中我们使用三引号（"""）创建多行 f-strings，便于输出多行内容。

在使用 f-strings 时我们应该尽量保持简单明了，避免复杂的嵌套表达式。还需要注意避免在 f-strings 中直接插入用户输入，防止安全漏洞。

# 安全处理用户输入
user_input = "<script>alert('XSS');</script>"
safe_message = f"User input: {user_input!r}"  # 使用 `!r` 转义特殊字符
print(safe_message)

使用 !r 转义特殊字符，避免直接插入用户输入引发的安全问题。

f-strings 常用场景

f-strings 在日志记录、生成动态 SQL 查询、处理文件路径等场景中有广泛应用。

日志记录

import datetime

username = "user123"
timestamp = datetime.datetime.now()
log_message = f"[{timestamp:%Y-%m-%d %H:%M:%S}] User '{username}' logged in."
print(log_message)

上面代码中使用 f-strings 格式化日志消息，包括时间戳和用户名。

生成动态 SQL 查询

table = "users"
column = "age"
value = 30
query = f"SELECT * FROM {table} WHERE {column} > {value}"
print(query)

使用 f-strings 动态生成 SQL 查询，插入表名、列名和条件值。

文件路径处理

filename = "data"
extension = "txt"
filepath = f"/path/to/{filename}.{extension}"
print(filepath)

使用 f-strings 拼接文件路径，生成完整的文件名和路径。

f-strings 是 Python 中一种简洁、直观的字符串格式化方式，可以帮助我们快速生成格式化的字符串，提高代码的可读性和可维护性，希望大家能够通过这些例子，更好的理解 f-strings 的概念和用法。