Rust String详解

一、String的基本用法

Rust中的String是由标准库提供的字符串类型，它是一种UTF-8编码的可变字符串类型。与其他编程语言中的字符串相比，String有很多独特的特性，例如Rust的所有权机制，它确保String在运行时没有任何数据竞争和内存泄漏的风险。下面是一个简单的例子：


//创建一个空的String
let mut s = String::new();

//从字符串字面量中创建一个String
let s = "hello rust".to_string();

//通过附加方法(&)从String字面量创建String
let s = String::from("hello rust");

在前两个示例中，我们创建了一个新的String和一个已经存在的字符串字面量之间的转换。第三个示例展示了从String字面量中创建一个新的String，这是因为Rust的&str类型与String类型有所不同，因为&str通常是不可变的。

二、String的操作

1、追加字符串

String支持追加字符串的操作，可以使用“+”运算符组合两个字符串。如下所示:


let mut s = String::from("hell");
s = s + "o rust";

在这个例子中，我们首先创建了一个空的String，然后通过使用“+”运算符将另一个String追加到它的末尾，最终创建了一个新的String对象。

2、使用String中的字符

String存储的是UTF-8编码的字符，可以使用chars()、chars_mut()方法来访问每一个字符。如下所示:


let mut s = String::from("hello rust");

for c in s.chars() {
    println!("{}", c);
}

在这个例子中，我们创建了一个String对象，并使用for循环打印了其中的每一个字符。需要注意的是，chars()方法返回一个迭代器，因此对于rust String中的每一个字符，我们都需要单独迭代一遍。

3、使用字符串切片

在字符串中使用索引操作处理一个字符并不是很方便，所以Rust提供了slice操作。如下所示：


let s = String::from("hello rust");

//获取可变引用
let slice = &mut s[0..5];

//输出：hello
println!("{}", slice);

在这个例子中，我们首先创建了一个String，然后使用slice操作获取了一个一部分的字符串，并将其打印出来。需要注意的是，slice中的起始和结束数字表示要分割出的子串的范围，这里的范围是0到5，因此结果会输出“hello”。

三、String的性能问题

与其他语言的字符串类型相比，Rust的String类型在面对性能问题时表现得更好，例如C++的std::string和Java的java.lang.String。Rust没有把字符串的数据结构作为内置类型，这使得其使用内存的开销更小，也更容易可靠的处理字符串缓冲区。

四、String的空间分配

由于String类型是可变的，因此其空间分配工作与其他字符串类型相比更为复杂。在rust中，String类型的底层实现需要分配堆内存，当必要时，字符串的存储空间可能需要动态的增长和收缩。如果预测到字符串可能需要动态增长或缩小，可以使用reserve()方法分配更多的内存。如下所示：


let mut s = String::with_capacity(10);
s.push_str("hello");

assert_eq!(10, s.capacity());

s.reserve(10);
assert_eq!(20, s.capacity());

在这个例子中，我们首先使用with_capacity()方法创建了一个容量为10的空字符串，然后使用push_str()方法向其中添加了一个字符串，最后打印出了该字符串的初始容量。我们在此后调用了reserve()方法来分配更多的空间，最后打印字符串的最终容量。

五、字符串的截取和扩展

1、截取字符串

Rust String提供了不同的API来处理截取、splice和拼接字符串。其中，截取字符串使用drain()和replace_range()方法。如下所示：


let mut s = String::from("hello rust");
let s1 = s.drain(0..5).collect::();
println!("{}", s1); //输出: hello

let mut s2 = String::from("hello rust");
s2.replace_range(0..5, "hi");
println!("{}", s2); //输出: hi rust

在这两个示例中，我们首先创建了一个字符串，然后分别使用drain()方法和replace_range()方法来截取子字符串。drain()会返回一个迭代器对象，可以使用collect()方法将它转换为字符串。replace_range()会将指定范围内的字符串用新的字符串代替。

2、扩展字符串

Rust提供了两种方法来扩展字符串。首先是使用push()和push_str()方法添加字符串，其次是使用String::from()方法创建一个新的String。如下所示：


let mut s = String::from("hello ");
s.push_str("rust");
println!("{}", s); //输出: hello rust

let s1 = String::from("hello");
let s2 = String::from("rust");

let s3 = s1 + &s2;
println!("{}", s3); //输出: hello rust

在这些示例中，我们使用push()和push_str()方法添加了一个字符串，然后使用“+”运算符连接了两个独立的字符串，从而创建了一个更长的String对象。

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