Rust String詳解

一、String的基本用法

Rust中的String是由標準庫提供的字符串類型，它是一種UTF-8編碼的可變字符串類型。與其他編程語言中的字符串相比，String有很多獨特的特性，例如Rust的所有權機制，它確保String在運行時沒有任何數據競爭和內存泄漏的風險。下面是一個簡單的例子：

//創建一個空的String
let mut s = String::new();

//從字符串字面量中創建一個String
let s = "hello rust".to_string();

//通過附加方法(&)從String字面量創建String
let s = String::from("hello rust");

在前兩個示例中，我們創建了一個新的String和一個已經存在的字符串字面量之間的轉換。第三個示例展示了從String字面量中創建一個新的String，這是因為Rust的&str類型與String類型有所不同，因為&str通常是不可變的。

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「+」運算符組合兩個字符串。如下所示:

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

在這個例子中，我們首先創建了一個空的String，然後通過使用「+」運算符將另一個String追加到它的末尾，最終創建了一個新的String對象。

2、使用String中的字符

String存儲的是UTF-8編碼的字符，可以使用chars()、chars_mut()方法來訪問每一個字符。如下所示:

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

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

在這個例子中，我們創建了一個String對象，並使用for循環打印了其中的每一個字符。需要注意的是，chars()方法返回一個迭代器，因此對於rust String中的每一個字符，我們都需要單獨迭代一遍。

3、使用字符串切片

在字符串中使用索引操作處理一個字符並不是很方便，所以Rust提供了slice操作。如下所示：

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

//獲取可變引用
let slice = &mut s[0..5];

//輸出：hello
println!("{}", slice);

在這個例子中，我們首先創建了一個String，然後使用slice操作獲取了一個一部分的字符串，並將其打印出來。需要注意的是，slice中的起始和結束數字表示要分割出的子串的範圍，這裡的範圍是0到5，因此結果會輸出「hello」。

三、String的性能問題

與其他語言的字符串類型相比，Rust的String類型在面對性能問題時表現得更好，例如C++的std::string和Java的java.lang.String。Rust沒有把字符串的數據結構作為內置類型，這使得其使用內存的開銷更小，也更容易可靠的處理字符串緩衝區。

四、String的空間分配

由於String類型是可變的，因此其空間分配工作與其他字符串類型相比更為複雜。在rust中，String類型的底層實現需要分配堆內存，當必要時，字符串的存儲空間可能需要動態的增長和收縮。如果預測到字符串可能需要動態增長或縮小，可以使用reserve()方法分配更多的內存。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());

在這個例子中，我們首先使用with_capacity()方法創建了一個容量為10的空字符串，然後使用push_str()方法向其中添加了一個字符串，最後打印出了該字符串的初始容量。我們在此後調用了reserve()方法來分配更多的空間，最後打印字符串的最終容量。

五、字符串的截取和擴展

1、截取字符串

Rust String提供了不同的API來處理截取、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); //輸出: hello

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

在這兩個示例中，我們首先創建了一個字符串，然後分別使用drain()方法和replace_range()方法來截取子字符串。drain()會返回一個迭代器對象，可以使用collect()方法將它轉換為字符串。replace_range()會將指定範圍內的字符串用新的字符串代替。

2、擴展字符串

Rust提供了兩種方法來擴展字符串。首先是使用push()和push_str()方法添加字符串，其次是使用String::from()方法創建一個新的String。如下所示：

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

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

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

在這些示例中，我們使用push()和push_str()方法添加了一個字符串，然後使用「+」運算符連接了兩個獨立的字符串，從而創建了一個更長的String對象。