原文来自： How to Implement String Interpolation in Python – DZone Web Dev，本文是在自行理解之后的翻译，粗浅之处，望请谅解。

字符串插值是将字符串中的占位符替换为局域变量的过程。许多编程语言都可以做到，比如 Scala：

// Scale 2.10+
var name = "John";
println(s"My name is $name")
>>> My name is John

Perl:

my $name = "John";
print "My name is $name";
>>> My name is John

CoffeeScript:

name = "John"
console.log "My name is #{name}"
>>> My name is John

… 还有很多。

乍看之下，似乎不大可能使用 Python 实现字符串插值，但实际上，我们只需要两行代码就可以实现。

首先，让我们从基础开始说起。通常我们构建一个复杂的 Python 字符串时都会使用 format 函数：

print "Hi, I am {} and I am {} years old".format(name, age)
>>> Hi, I am John and I am 26 years old

可以看出，format 的实现比字符串连接看起来整洁许多：

print "Hi, I am " + name + " and I am " + str(age) + " years old"
Hi, I am John and I am 26 years old

但如果通过这种方式使用 format 函数，输出的内容就取决于参数的位置顺序：

print "Hi, I am {} and I am {} years old".format(age, name)
Hi, I am 26 and I am John years old

为了避免这种情况，我们可以构造键值对形式的参数序列传给 format 函数，如下：

print "Hi, I am {name} and I am {age} years old".format(name="John", age=26)
Hi, I am John and I am 26 years old
print "Hi, I am {name} and I am {age} years old".format(age=26, name="John")
Hi, I am John and I am 26 years old

这里，为实现字符串插值，我们不得不传入将所有变量传入 format 函数，但是这依然没有达到我们想要的效果，因为 name 和 age 并不是局域变量。那么，format 函数可以在某种程度上访问到局域变量吗？

答案是可以的，使用 locals 函数我们能够获得存储着所有局域变量对象的字典：

name = "John"
age = 26
locals()
>>> {
 ...
 'age': 26,
 'name': 'John',
 ...
}

现在，我们可以将这个字典传给 format 函数了。不幸的是，我们不能像这样调用 s.format(locals()) :

print "Hi, I am {name} and I am {age} years old".format(locals())
---------------------------------------------------------------------------
KeyError                                  Traceback (most recent call last)
<ipython-input-5-0fb983071eb8> in <module>()
----> 1 print "Hi, I am {name} and I am {age} years old".format(locals())
KeyError: 'name'

这是因为 locals 函数返回的是一个字典，而 format 函数期望的是键值对参数序列。
幸运的是，我们可以使用 ** 操作符将字典转换为键值对参数序列。如下，假设我们有一个期望键值对序列作为参数的函数：

def foo(arg1=None, arg2=None):
    print "arg1 = " + str(arg1)
    print "arg2 = " + str(arg2)

那么，我们就可以将存储于字典中的参数进行解包传入了：

d = {
    'arg1': 1,
    'arg2': 42
}
foo(**d)
>>> arg1 = 1
arg2 = 42

现在，使用这项技巧，我们就可以完成字符串插值的初版了，它大概长成这样：

print "Hi, I am {name} and I am {age} years old".format(**locals())
Hi, I am John and I am 26 years old

以上代码确实可以达到我们的需求，但看起来既笨重又不雅观。因为在进行字符串插值的时候，我们每次都不得不写上长长的一串 format(\*\*locals()) 。如果能够写一个函数来完成这个过程会好很多，像这样：

# Can we implement inter() function in Python?
print inter("Hi, I am {name} and I am {age} years old")
>>> Hi, I am John and I am 26 years old

你可能觉得这不科学，因为如果我们将完成字符串插值的代码移动到另一个函数中，那么它不就无法访问原本作用域中的局域变量了吗：

name = "John"
print inter("My name is {name}")
...
def inter(s):
  # How can we access "name" variable from here?
  return s.format(...)

然而，这是有可能的。Python 提供了 sys.\_getframe 方法，借用它的便利，我们可以方便地监测到用于保存当前局域变量的 frame 对象:

import sys
def foo():
     foo_var = 'foo'
     bar()
 def bar():
     # sys._getframe(0) would return frame for function "bar"
     # so we need to to access 1-st frame
     # to get local variables from "foo" function
     previous_frame = sys._getframe(1)
     previous_frame_locals = previous_frame.f_locals
     print previous_frame_locals['foo_var']
foo()
>>> foo

稍作解释：
f_locals 是frame 的一个属性，它用于保存对应作用域的局域对象字典，因此可以通过 f_locals[‘foo_var’] 获取到函数 foo 的局域变量 foo_var。
关于frame 和 f_locals，可以参考python inspect模块解析 – 2.9. 栈帧(frame) 或者 Python程序的执行原理 – PyFrameObject 部分。

现在的工作就只剩将获得的 frame 数据与函数 format 结合起来了。下面就给出实现 Python 字符串插值的两行代码，请尽情使用吧：

def inter(s):
    return s.format(**sys._getframe(1).f_locals)

## example
name = "John"
age = 26
print inter("Hi, I am {name} and I am {age} years old")
>>> Hi, I am John and I am 26 years old