为何Python的f-string与str()转换对子类的执行结果不一致？

我们在Decimal的子类中重写__str__方法后，用两种方式调用出现结果差异：

from decimal import Decimal
class D(Decimal):
    def __str__(self):
        return super().normalize().__str__()
num = D('1.0')
print(f"{num}")
print(f"{str(num)}")

输出结果：

1.0
1

预期两者都输出1，但第一个print似乎调用了Decimal.__str__而非D.__str__，请问该现象的原因及解决方法？

这是因为f-string在格式化对象时，对于部分由C扩展实现的内置类型（比如Decimal），会绕过子类的__str__方法，直接调用父类的原生实现。

Python的f-string底层会优先尝试调用对象的__format__方法，如果没有自定义实现，对于Decimal这类C扩展类型，会直接走内部的快速格式化逻辑，不会触发子类重写的__str__；而str(num)则是按照正常的方法解析顺序，先查找子类的__str__，找不到才会去父类找，所以能正确执行我们重写的逻辑。

重写子类的__format__方法，让f-string格式化时也使用我们自定义的逻辑：

from decimal import Decimal
class D(Decimal):
    def __str__(self):
        return super().normalize().__str__()
    
    def __format__(self, format_spec):
        # 复用__str__的逻辑，也可根据format_spec做定制化处理
        return self.__str__()

num = D('1.0')
print(f"{num}")
print(f"{str(num)}")

此时输出会统一为：

1
1

内容的提问来源于stack exchange，提问作者goweon