[!info] 关联笔记

• 所属 MOC：所有权与类型 · 学习路线
• 前置概念：所有权、借用、切片
• 后续概念：集合、I/O
• 容易混淆：char、字节切片

Rust 字符串

这个概念为什么出现

文本处理无处不在，但 Rust 故意把“字符串”拆成多层：

• 字面量与借用视图：&str
• 可增长拥有缓冲：String
• 底层字节：[u8] / Vec<u8>

还要面对 UTF-8：不能像某些语言一样按“字符下标”廉价随机改。

[!abstract] 一句话理解 &str 是 UTF-8 字符串切片（借用）；String 是堆上可增长的拥有型 UTF-8 缓冲；索引按字节，操作必须落在字符边界。

最小可运行示例

场景：用户中心规范化显示名

注册流把用户输入 " Ada Lovelace " 规范化为小写 trim 后的拥有字符串，并统计字节长度用于存储估算。

// 业务意图：trim + lowercase 得到可存储的 display_name。
// 教学点：&str 输入、String 输出；to_lowercase 产生新 String；len 是字节数。

fn normalize_display_name(raw: &str) -> String {
    let trimmed = raw.trim(); // &str 切片，仍借用 raw
    trimmed.to_lowercase()    // 得到拥有的 String
}

fn main() {
    let input = "  Ada Lovelace  ";
    let name = normalize_display_name(input);
    println!("display_name={name}");
    println!("byte_len={}", name.len()); // UTF-8 字节长度
    println!("chars={}", name.chars().count());
}

建议运行：

cargo run

期望输出：

display_name=ada lovelace
byte_len=12
chars=12

结合场景再看三个关注点

1. API 收 &str、返回 String：调用方用字面量或已有 String 都行。
2. len() 是字节：含中文时字节数 ≠ 字符数。
3. 不要 s[0] 取字符：String/str 不支持按 usize 直接索引字符。

核心概念与准确模型

类型	拥有?	可变增长?	典型来源
&str	否	否（视图）	字面量、String 借用
String	是	是	String::from、to_string、format!
&[u8]	否	否	原始字节

常用构造：

let s = String::from("hi");
let t = "hi".to_string();
let u = format!("user={id}", id=7);

拼接：

let mut s = String::from("hello");
s.push_str(", world");
s.push('!');
let both = s + "!!"; // + 会吃掉左侧 String 所有权

遍历：chars()、bytes()、或按 split_whitespace 等。

设计动机

• UTF-8 默认正确处理全球文本
• 区分借用/拥有，避免隐式拷贝
• 强制处理编码边界，减少半吊子截断

边界情况与反直觉行为

• 中文等字符多字节：&s[0..1] 可能 panic
• + 运算符对 String 的所有权特殊
• OsString/Path/CString 是另一类字符串边界（OS/FFI）

常见误区

[!warning] 常见误区：用下标取“第 n 个字符” 正确做法：chars().nth(n)（O(n)）或用 crate 处理字形簇。

[!warning] 常见误区：把 String 与 str 当成无关类型 str 是 DST；String 可 Deref 到 str，故很多方法在两者上都能调。

工程实践

1. 函数参数优先 &str
2. 需要拥有再 String
3. 日志/格式化用 format! 或 write!
4. 性能敏感路径避免无谓分配

本节总结

• &str 借用，String 拥有
• UTF-8 字节索引要落在边界
• 文本 API 设计先想清所有权

自测题

1. 为什么 s[0] 对 String 不成立？
2. fn f(s: String) 与 fn f(s: &str) 的调用体验差在哪？

参考答案

1. 字符串按 UTF-8 编码，单字节下标不一定是字符边界，且类型未实现 Index<usize> 取 char。
2. 收 String 会强制调用方交出或 clone；&str 更通用。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
The Book — Storing UTF-8 Encoded Text with Strings	官方书	String
std::string::String	标准库	API
std::str	标准库	&str 方法