锈蚀和字符串（&S）

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字符串：

Rust拥有String类型，字符串本身存在于堆中，因此是可变的，可以更改其大小和内容。因为当拥有字符串的变量超出范围时，String是被拥有的，所以堆上的内存将被释放。String类型的变量是胖指针（指针+相关元数据）fat指针长度为3*8字节（字大小），由以下3个元素组成：指向堆上实际数据的指针，它指向第一个字符字符串长度（字符数）堆上字符串的容量

&字符串：

Rust非拥有的String类型，默认情况下是不可变的。字符串本身位于内存中的其他位置，通常位于堆或“静态内存”中。因为当&str变量超出范围时，字符串是非所有的，所以字符串的内存不会被释放。&str类型的变量是胖指针（指针+相关元数据）fat指针长度为2*8字节（字大小），由以下2个元素组成：指向堆上实际数据的指针，它指向第一个字符字符串长度（字符数）

例子：

use std::mem;

fn main() {
    // on 64 bit architecture:
    println!("{}", mem::size_of::<&str>()); // 16
    println!("{}", mem::size_of::<String>()); // 24

    let string1: &'static str = "abc";
    // string will point to `static memory which lives through the whole program

    let ptr = string1.as_ptr();
    let len = string1.len();

    println!("{}, {}", unsafe { *ptr as char }, len); // a, 3
    // len is 3 characters long so 3
    // pointer to the first character points to letter a

    {
        let mut string2: String = "def".to_string();

        let ptr = string2.as_ptr();
        let len = string2.len();
        let capacity = string2.capacity();
        println!("{}, {}, {}", unsafe { *ptr as char }, len, capacity); // d, 3, 3
        // pointer to the first character points to letter d
        // len is 3 characters long so 3
        // string has now 3 bytes of space on the heap

        string2.push_str("ghijk"); // we can mutate String type, capacity and length will aslo change
        println!("{}, {}", string2, string2.capacity()); // defghijk, 8

    } // memory of string2 on the heap will be freed here because owner goes out of scope

}

它们实际上完全不同。首先，str只是一个类型级别的东西；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所占的大小在编译时无法得知，并且取决于运行时信息-它不能存储在变量中，因为编译器需要在编译时知道每个变量的大小。str在概念上只是一行u8字节，并保证它形成有效的UTF-8。这排有多大？在运行时之前没有人知道，因此它不能存储在变量中。

有趣的是，在运行时确实存在一个&str或任何其他指向str的指针，如Box＜str＞。这就是所谓的“胖指针”；它是一个带有额外信息的指针（在本例中是指它所指向的对象的大小），因此它的大小是它的两倍。事实上，&str非常接近字符串（但不是&String）。A&str是两个单词；一个指针指向str的第一个字节，另一个数字描述str的长度。

与所说的相反，str不需要是不可变的。如果您可以获取一个&mut str作为str的独占指针，那么您可以对它进行变异，并且所有变异它的安全函数都可以保证支持UTF-8约束，因为如果违反了这一约束，那么我们就有未定义的行为，因为库假定此约束为真，并且不检查它。

那么什么是字符串？这是三个字；两个与&str相同，但它添加了第三个字，即堆上str缓冲区的容量，总是在堆上（str不一定在堆上），它在填充之前管理，并且必须重新分配。String基本上拥有一个str；它控制它，可以调整大小，并在合适时重新分配。因此，正如所说，字符串更接近&str而不是str。

另一件事是Box＜str＞；它还拥有一个str，其运行时表示形式与&str相同，但它也拥有与&str不同的str，但它无法调整其大小，因为它不知道其容量，所以基本上Box＜str＞可以被视为一个固定长度的字符串，无法调整大小（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，只是没有UTF-8约束，它可以容纳任何大小不是动态的类型。

在类型级别上使用str主要是使用&str；它存在于类型级别，以便能够方便地书写特征。理论上，str作为一种类型的东西不需要存在，只需要&str，但这意味着需要编写很多额外的代码，这些代码现在可以是通用的。

&str非常有用，可以在不复制的情况下拥有一个字符串的多个不同子字符串；正如所说，String拥有它管理的堆上的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来处理内存安全问题。例如，您可以对字符串进行切片：

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

我们有两个相同字符串的不同子字符串str。字符串是拥有堆上实际完整str缓冲区的字符串，&str子字符串只是堆上缓冲区的胖指针。

锈蚀和字符串（&S）

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字符串：

Rust拥有String类型，字符串本身存在于堆中，因此是可变的，可以更改其大小和内容。因为当拥有字符串的变量超出范围时，String是被拥有的，所以堆上的内存将被释放。String类型的变量是胖指针（指针+相关元数据）fat指针长度为3*8字节（字大小），由以下3个元素组成：指向堆上实际数据的指针，它指向第一个字符字符串长度（字符数）堆上字符串的容量

&字符串：

Rust非拥有的String类型，默认情况下是不可变的。字符串本身位于内存中的其他位置，通常位于堆或“静态内存”中。因为当&str变量超出范围时，字符串是非所有的，所以字符串的内存不会被释放。&str类型的变量是胖指针（指针+相关元数据）fat指针长度为2*8字节（字大小），由以下2个元素组成：指向堆上实际数据的指针，它指向第一个字符字符串长度（字符数）

例子：

use std::mem;

fn main() {
    // on 64 bit architecture:
    println!("{}", mem::size_of::<&str>()); // 16
    println!("{}", mem::size_of::<String>()); // 24

    let string1: &'static str = "abc";
    // string will point to `static memory which lives through the whole program

    let ptr = string1.as_ptr();
    let len = string1.len();

    println!("{}, {}", unsafe { *ptr as char }, len); // a, 3
    // len is 3 characters long so 3
    // pointer to the first character points to letter a

    {
        let mut string2: String = "def".to_string();

        let ptr = string2.as_ptr();
        let len = string2.len();
        let capacity = string2.capacity();
        println!("{}, {}, {}", unsafe { *ptr as char }, len, capacity); // d, 3, 3
        // pointer to the first character points to letter d
        // len is 3 characters long so 3
        // string has now 3 bytes of space on the heap

        string2.push_str("ghijk"); // we can mutate String type, capacity and length will aslo change
        println!("{}, {}", string2, string2.capacity()); // defghijk, 8

    } // memory of string2 on the heap will be freed here because owner goes out of scope

}

简单地说，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是一种切片类型。这意味着它只是对堆中某个已经存在的String的引用。

&str在运行时不进行任何分配。因此，出于内存原因，可以在字符串上使用&str。但是，请记住，在使用&str时，您可能需要处理显式的生存期。

str类似于String，而不是它的切片。

str是字符串文本，基本上是预先分配的文本：

"Hello World"

该文本必须存储在某个位置，因此它与程序的机器代码一起存储在可执行文件的数据部分中，作为字节序列（[u8]）。因为文本可以是任意长度，所以它们的大小是动态的：

┌─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│  H  │  e  │  l  │  l  │  o  │     │  W  │  o  │  r  │  l  │  d  │
└─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
┌─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│  72 │ 101 │ 108 │ 108 │ 111 │  32 │  87 │ 111 │ 114 │ 108 │ 100 │
└─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘

我们需要一种方法来访问存储的文本，这就是切片的来源。

切片[T]是内存块的视图。无论是否可变，切片总是借用，这就是为什么它总是在指针&后面。

让我们来解释动态调整大小的含义。一些编程语言，如C，在字符串末尾附加一个零字节（\0），并记录起始地址。要确定字符串的长度，程序必须从起始位置遍历原始字节，直到找到这个零字节。所以，文本的长度可以是任何大小，因此它是动态调整大小的。

然而Rust采用了不同的方法：它使用切片。一个切片存储str开始的地址以及它需要多少字节。它比附加零字节要好，因为在编译期间计算是提前完成的。由于文本可以是任何大小，所以从类型系统的角度来看，它仍然是动态大小的。

因此，“HelloWorld”表达式返回一个胖指针，其中包含实际数据的地址及其长度。这个指针将是我们对实际数据的句柄，它也将存储在我们的程序中。现在数据在指针后面，编译器在编译时知道它的大小。

由于文本存储在源代码中，它将在运行程序的整个生命周期内有效，因此将具有静态生命周期。

所以，“Hello Word”表达式的返回值应该反映这两个特性，它确实：

let s: &'static str = "Hello World";

您可能会问，为什么它的类型写为str而不是[u8]，这是因为数据总是保证是有效的UTF-8序列。并非所有UTF-8字符都是单字节，有些字符需要4个字节。所以[u8]是不准确的。

如果您反汇编一个已编译的Rust程序并检查可执行文件，您将看到多个str在数据段中彼此相邻地存储，没有任何指示一个str的开始和另一个strs的结束。

编译器更进一步。如果在程序中的多个位置使用相同的静态文本，Rust编译器将优化程序，并在可执行文件的数据部分中创建一个二进制块，代码中的每个片段都指向该二进制块。

例如，编译器为以下代码创建了一个内容为“Hello World”的连续二进制文件，尽管我们在“Hello世界”中使用了三个不同的文本：

let x: &'static str = "Hello World";
let y: &'static str = "Hello World";
let z: &'static str = "Hello World";

另一方面，字符串是一种特殊类型，将其值存储为u8的向量。以下是在源代码中如何定义字符串类型：

pub struct String {
    vec: Vec<u8>,
}

成为向量意味着它是堆分配的，并且可以像任何其他向量值一样调整大小。

专门化意味着它不允许任意访问，并强制执行某些检查，以确保数据始终是有效的UTF-8。除此之外，它只是一个向量。

因此，String是一个可调整大小的缓冲区，用于保存UTF-8文本。此缓冲区在堆上分配，因此可以根据需要或请求进行增长。无论如何，我们都可以填充这个缓冲区。我们可以改变它的内容。

若你们仔细看，vec字段是私有的，以加强有效性。由于它是私有的，我们不能直接创建String实例。之所以将其保持为私有，是因为并非所有字节流都会产生有效的utf-8字符，并且与底层字节的直接交互可能会损坏字符串。我们通过方法创建u8字节，方法运行某些检查。我们可以说，隐私和通过方法控制交互提供了一定的保证。

在String类型上定义了几个方法来创建String实例，new就是其中之一：

pub const fn new() -> String {
  String { vec: Vec::new() }
}

我们可以使用它来创建一个有效的字符串。

let s = String::new();
println("{}", s);

不幸的是，它不接受输入参数。所以结果将是有效的，但是一个空字符串，但当容量不足以容纳指定值时，它将像任何其他向量一样增长。但应用程序性能将受到影响，因为增长需要重新分配。

我们可以用不同来源的初始值填充基础向量：

从字符串文本

let a = "Hello World";
let s = String::from(a);

请注意，str仍然被创建，其内容通过String.from复制到堆分配的向量中。如果我们检查可执行二进制文件，我们将在数据部分中看到内容为“Hello World”的原始字节。这是一些人忽略的非常重要的细节。

来自原始零件

let ptr = s.as_mut_ptr();
let len = s.len();
let capacity = s.capacity();

let s = String::from_raw_parts(ptr, len, capacity);

来自角色

let ch = 'c';
let s = ch.to_string();

从字节矢量

let hello_world = vec![72, 101, 108, 108, 111, 32, 87, 111, 114, 108, 100];
// We know it is valid sequence, so we can use unwrap
let hello_world = String::from_utf8(hello_world).unwrap();
println!("{}", hello_world); // Hello World

这里我们有另一个重要的细节。向量可能有任何值，但不能保证其内容是有效的UTF-8，因此Rust通过返回Result＜String，FromUtf8Error＞而不是String来迫使我们考虑这一点。

来自输入缓冲区

use std::io::{self, Read};

fn main() -> io::Result<()> {
    let mut buffer = String::new();
    let stdin = io::stdin();
    let mut handle = stdin.lock();

    handle.read_to_string(&mut buffer)?;
    Ok(())
}

或者来自实现ToString特性的任何其他类型

由于字符串是引擎盖下的矢量，因此它将显示一些矢量特性：

指针：指针指向存储数据的内部缓冲区。length：长度是当前存储在缓冲区中的字节数。capacity：容量是缓冲区的大小（以字节为单位）。因此，长度总是小于或等于容量。

它将一些财产和方法委托给向量：

pub fn capacity(&self) -> usize {
  self.vec.capacity()
}

大多数示例都使用String:：from，所以人们会困惑为什么要从另一个字符串创建String。

这是一本很长的书，希望能有所帮助。

我有C++背景，我发现用C++术语思考String和&str非常有用：

Rust字符串类似于std:：String；它拥有内存并执行管理内存的肮脏工作。Rust&str就像char*（但有点复杂）；它以同样的方式将我们指向块的开头，您可以获得指向std:：string内容的指针。

他们中的任何一个都会消失吗？我不这么认为。它们有两个目的：

字符串保留缓冲区，使用起来非常实用&str是轻量级的，应该用来“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可以查看字符串内部，因为它可以指向某个字符串文本。以下代码需要将文本字符串复制到字符串管理的内存中：

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

以下代码允许您在没有副本的情况下使用文字本身（尽管是只读的）：

let a: &str = "hello rust";