Rust的String和str之间有什么区别？


What are the differences between Rust's `String` and `str`?

为什么Rust具有String和str？ String和str有什么区别？ 什么时候使用String代替str，反之亦然？ 其中之一是否已被弃用？

String是动态堆字符串类型，例如Vec：在您需要拥有或修改字符串数据时使用它。

str是动态长度的UTF-8字节的不可变1序列，在内存中的某个位置。由于大小未知，因此只能在指针后面处理它。这意味着str最常见的是2，显示为&str：对某些UTF-8数据的引用，通常称为"字符串切片"或简称为"切片"。切片只是查看某些数据的视图，该数据可以位于任何位置，例如

  • 在静态存储中：字符串文字"foo"是&'static str。程序运行时，数据被硬编码到可执行文件中并加载到内存中。
  • 在分配了String的堆内部：String取消引用String数据的&str视图。

  • 在堆栈上：例如下面的代码创建一个堆栈分配的字节数组，然后以&str的形式查看该数据：

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    use std::str;

    let x: &[u8] = &[b'a', b'b', b'c'];
    let stack_str: &str = str::from_utf8(x).unwrap();

总之，如果需要拥有的字符串数据(例如，将字符串传递到其他线程或在运行时构建它们)，请使用String；如果只需要一个字符串视图，请使用&str。

这与向量Vec< T >和切片&[T]之间的关系相同，并且与一般类型的按值T和按引用&T之间的关系相似。

1 A str是固定长度的；您不能将字节写到末尾，也不能保留尾随的无效字节。由于UTF-8是可变宽度编码，因此在许多情况下，这实际上迫使所有str是不可变的。通常，变异需要比以前写入更多或更少的字节(例如，将a(1个字节)替换为?(2个以上字节)将需要在str中留出更多空间)。有一些可以直接修改&str的特定方法，大多数是仅处理ASCII字符的方法，例如make_ascii_uppercase。

自Rust 1.2起，动态大小类型允许使用Rc之类的东西作为引用计数的UTF-8字节序列。 Rust 1.21允许轻松创建这些类型。

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我有C ++背景，并且发现用C ++术语考虑String和&str非常有用：

  • Rust String就像std::string；它拥有内存并完成管理内存的工作。
  • Rust &str就像char*(但稍微复杂一些)；它以类似于获取std::string内容的指针的方式将我们指向了块的开头。

他们两个都会消失吗？我不这么认为。它们有两个作用：

String保留缓冲区，非常实用。 &str是轻量级的，应该用于"查看"字符串。您可以搜索，拆分，解析甚至替换块，而无需分配新的内存。

&str可以指向String的内部，因为它可以指向某个字符串文字。以下代码需要将文字字符串复制到String受管内存中：

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let a: String ="hello rust".into();

以下代码可让您直接使用文字本身而不进行复制(尽管只读)

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let a: &str ="hello rust";
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仅用作&str的str是字符串切片，是对UTF-8字节数组的引用。

String是以前的~str，它是一个可增长的拥有的UTF-8字节数组。

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它们实际上完全不同。首先，str只是类型级别的东西；它只能在类型级别进行推理，因为它是所谓的动态大小类型(DST)。 str占用的大小在编译时无法知道，并且取决于运行时信息-无法将其存储在变量中，因为编译器需要在编译时知道每个变量的大小。从概念上讲，str只是一行u8字节，并保证它形成有效的UTF-8。行有多大？在运行时之前没人知道，因此无法将其存储在变量中。

有趣的是，&str或指向str的任何其他指针(如Box)在运行时确实存在。这就是所谓的"胖指针"；它是一个具有额外信息的指针(在这种情况下，它是指向对象的大小)，因此它的大小是其两倍。实际上，&str非常接近String(但不接近&String)。 &str是两个词；一个指针指向str的第一个字节，另一个指针描述str的字节数。

与所说的相反，str不需要是不变的。如果您可以获取&mut str作为指向str的排他指针，则可以对其进行变异，并且对其进行变异的所有安全函数都可以保证坚持使用UTF-8约束，因为如果违反该约束，则我们具有未定义的行为，即库假定此约束为true，并且不对其进行检查。

那么什么是String？那是三个字；两者与&str相同，但它添加了第三个字，即堆上str缓冲区的容量，始终在堆上(str不一定在堆上)在堆满之前管理并且必须重新分配。正如他们所说，String基本上拥有一个str；它控制它，可以调整它的大小，并在合适时重新分配它。所以说String比str更接近&str。

另一件事是Box；它也拥有一个str，并且其运行时表示形式与&str相同，但是它也拥有str，与&str不同，但是它无法调整大小，因为它根本不知道其容量，因此基本上是一个Box可以看作是无法调整大小的定长String(如果要调整大小，可以始终将其转换为String)。

[T]和Vec< T >之间存在非常相似的关系，除了没有UTF-8约束并且它可以容纳大小不是动态的任何类型。

在类型级别上使用str的目的主要是使用&str创建通用抽象。它存在于类型级别，以便能够方便地编写特征。从理论上讲，str作为类型的东西不需要存在，而仅需&str即可，但这意味着必须编写许多现在可以通用的额外代码。

&str超级有用，它能够具有String的多个不同子字符串而无需复制；如前所述，String在它管理的堆上拥有str，如果您只能用新的String创建String的子字符串，则必须复制它，因为Rust中的所有内容只能有一个所有者处理内存安全。因此，例如，您可以切片字符串：

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let string: String   ="a string".to_string();
let substring1: &str = &string[1..3];
let substring2: &str = &string[2..4];

我们有两个相同的字符串不同的子字符串str。 String是在堆上拥有实际的完整str缓冲区的缓冲区，而&str子字符串只是指向堆上该缓冲区的胖指针。

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std::String只是u8的向量。您可以在源代码中找到其定义。它是堆分配的并且可增长。

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#[derive(PartialOrd, Eq, Ord)]
#[stable(feature ="rust1", since ="1.0.0")]
pub struct String {
    vec: Vec<u8>,
}

str是原始类型，也称为字符串切片。字符串切片的大小固定。像let test ="hello world"这样的文字字符串具有&'static str类型。 test是对此静态分配的字符串的引用。
&str不能被修改，例如，

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let mut word ="hello world";
word[0] = 's';
word.push('
');

str确实具有可变切片&mut str，例如：
pub fn split_at_mut(&mut self, mid: usize) -> (&mut str, &mut str)

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let mut s ="Per Martin-L?f".to_string();
{
    let (first, last) = s.split_at_mut(3);
    first.make_ascii_uppercase();
    assert_eq!("PER", first);
    assert_eq!(" Martin-L?f", last);
}
assert_eq!("PER Martin-L?f", s);

但是对UTF-8的微小更改可以更改其字节长度，并且分片无法重新分配其引用对象。

简单来说，String是存储在堆上的数据类型(就像Vec一样)，您可以访问该位置。

&str是切片类型。这意味着它只是引用堆中某处已经存在的String。

&str在运行时不进行任何分配。因此，出于内存原因，可以在String上使用&str。但是，请记住，使用&str时，您可能必须处理显式的生存期。

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对于C＃和Java用户：

  • 锈'String === StringBuilder
  • Rust的&str ===(不可变)字符串

我喜欢将&str看作是字符串的视图，就像Java / C＃中的固定字符串，您不能更改它，只能创建一个新字符串。

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这是一个快速简单的解释。

String-可增长的，可拥有的堆分配数据结构。 可以将其强制为&str。

str-是(现在，随着Rust的发展)可变的，固定长度的字符串，它驻留在堆或二进制文件中。 您只能通过字符串切片视图(例如&str)作为借用类型与str进行交互。

使用注意事项：

如果您想拥有或更改一个字符串(例如，将该字符串传递到另一个线程等)，请首选String。

如果要具有字符串的只读视图，请首选&str。

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