Rust 笔记：Rust 语言中的字符串-阿里云开发者社区

Rust 笔记Rust 语言中的字符串

1. 概述

本文介绍 Rust 语言中的字符和 字符串。在 Rust 语言中，不仅字符和字符串是不同的类型，并且还存在着 str 和 String 两种字符串。

Rust 中的字符类型是 char，它表示 Unicode 标量值，占用 4 个字节，而字符串类型是 str 和 String。str 类型是一种不可变的字符串类型，通常使用 &str 来表示，而 String 类型是一种可变的字符串类型，通常使用 String 来表示。

2. Rust 的字符类型

2.1 Rust 中的字符（char）类型

2.1.1 char 类型的概念

Rust 的 char 类型是该语言最原始的字母类型。该类型在 Rust 表示 Unicode 标量值，它占用 4 个字节，可以使用 单引号 来表示一个 char 类型的值，例如：

let a = 'a'; // 常规的 ASCII 字符
let b = '😎'; // Unicode 表情符号
let c = '\u{1F600}'; // 同样是 Unicode 表情符号，使用 Unicode 标量值表示

2.1.2 在 char 类型里使用转义字符

现代高级语言中，如 C、JavaScript、Python，都使用 转义符 来表示一些特殊的字符， Rust 也不例外，其中的转义字符使用 反斜杠 （\）来表示，例如：

let a = '\n'; // 换行符
let b = '\t'; // 制表符
let c = '\''; // 单引号

由于反斜杠被用作 转义符，这意味着只有一个反斜杠表示的不是反斜杠自身，因此如果你要使用反斜杠，则加一个反斜杠对其进行转义，也就是：

let d = '\\'; // 反斜杠

在这一小节的例子中，我们使用的都是 单引号，可知这里的转义符针对的是字符类型。实际上 Rust 中，也可以将其用于 字符串 类型（在后面介绍）。

2.1.3 char 类型与其它类型的转换

Rust 语言中提供了 as 关键字，与 TypeScript 中的 as 关键字仅仅是用于 类型断言 不同，在 Rust 语言中，as 的直接将一个类型转换为另一个类型，而不仅仅是视作另一个类型。

因此我们可以通过 as 将 char 类型转换为 u8 类型，或者将 u8 类型转换为 char 类型：

let a = 'a';
let b = a as u8; // char 类型转换为 u8 类型
let c = b as char; // u8 类型转换为 char 类型

或者

let d = '😀';
let e = d as u32; // char 类型转换为 u32 类型
let f = e as char; // u32 类型转换为 char 类型

2.1.4 在字符（`char`）实例上提供的一些方法

我们可以调用 char 原生支持的一些方法，实现某些功能。

char 类型上用于判断的相关方法

方法	描述
`is_ascii`	判断是否是 ASCII 字符
`is_alphabetic`	判断是否是字母
`is_digit`	判断是否是十进制数字
`is_lowercase`	判断是否是小写字母
`is_uppercase`	判断是否是大写字母

例如：

let a = 'A';
let m = a.is_ascii();      // 判断是否是 ASCII 字符
let n = a.is_alphabetic(); // 判断是否是字母
let o = a.is_digit(10);    // 判断是否是十进制数字
let p = a.is_lowercase();  // 判断是否是小写字母
let q = a.is_uppercase();  // 判断是否是大写字母

char 类型上用于转换的相关方法

方法	描述
to_ascii_lowercase	转换为小写字母
to_ascii_uppercase	转换为大写字母

例如：

let c = 'C';
let l = c.to_ascii_lowercase(); // 转换为对应的小写字母 => c

let s = 's'
let u = s.to_ascii_uppercase(); // 转换为对应的大写字母 => S

2.2 从字符到字符串

2.2.1 什么是字符串

顾名思义，将一串字符穿在一起就形成了 字符串。字符串是非常重要的数据类型，因为它们可以用于表示文本数据，例如文件内容、用户输入、网络数据等等。现实生活中的文本、句子都需要使用字符串而不是单个字符进行表示。

字符串还可以用于格式化输出，例如将数字转换为字符串，或将字符串转换为数字。

在Rust语言中，str类型的字符串是一种不可变的数据类型，用于表示文本数据。字符串是 由字符组成的序列。str类型是一种不可变的字符串类型，通常使用&str来表示。String类型是一种可变的字符串类型，通常使用String来表示。

2.2.2 字符和字符串的异同

在 Rust 语言中，字符和字符串相比：

字符类型（char）是单个字符，而 字符串 （str、String）是多个字符组成的序列；
字符类型（char）是不可变的，String 类型的字符串类型可以是可变的；
字符类型通常使用 单引号表示，字符串类型通常使用 双引号 或者S tring::from方法 创建；
字符和 字符串 类型 都可以 使用一些特殊的 转义字符，如换行符、制表符等，字符串类型也支持这些转义字符。
字符类型支持的一些方法，如 is_ascii、is_alphabetic、is_digit，同样在字符串中也支持。

3. 不可变字符串类型 `str`

3.1 `str` 类型概述

在 Rust 语言中，str 类型 是一种不可变的字符串类型，通常使用 &str 来表示。创建 str 类型 的方法有很多，比如最简单的就是使用 双引号语法，该方法可以非常方便地创建 str 字面量：

let s1 = "hello world!"; // 直接使用字符串字面量创建
let s2: &str = "hello";  // 使用类型注解创建

str 也可以是通过可变字符串 String转换来的：

let s3 = String::from("world").as_str(); // 使用 String 类型的 as_str 方法创建

或者使用可变字符串 String 类型的引用创建不可变字符串 str 类型地字面量：

let s4 = &String::from("world"); // 使用 String 类型的引用创建

3.2 不可变字符串`str`的特点

3.2.1 不可变字符串`str`的优点

不可变字符串具有以下有点

安全性高：不可变字符串不会被意外修改，避免了一些潜在的错误。
性能高：不可变字符串的内存布局更加紧凑，访问速度更快。

3.2.2 不可变字符串`str`的不足

不可变字符串也有一些不足，比如：

不可变字符串无法修改，需要重新创建一个新的字符串来实现修改操作，会占用更多的内存空间。
不可变字符串无法直接拼接，需要使用 format! 宏 或者 String::from 方法来实现。

3.2.3 如何选用字符串`str`

一般以下，可以参考以下建议选择字符串：

字符串不需要修改时，选用不可变字符串 str ，这样更加安全和高效；
反之，字符串需要修改时，选用可变字符串 String。

3.3 如何判断一个值的类型为`str`

判断一个值是否是 str 类型可以使用类型判断语法：

fn is_str(s: &dyn std::any::Any) -> bool {
    s.is::<&str>()
}

例如：

let s1 = "hello";
let s2 = String::from("world");
let s3 = 123;
let s4 = vec![1, 2, 3];
println!("{}", is_str(&s1));   // true
println!("{}", is_str(&s2));   // false
println!("{}", is_str(&s3));   // false
println!("{}", is_str(&s4));   // false

let mut s1 = String::from("hello");
s1.push_str(", world!");   // 在字符串末尾添加字符串字面量
println!("{}", s1);        // 输出：hello, world!

可以看到，通过这样的方法，使得字符串的内容发生了变化。类似的方法还有很多，请参考 4.2 String 方法解析 部分。

4.1.2 `String` 类型与 `str` 类型的区别

str 类型是不可变的，而 String 类型是可变的。
str 类型通常用于函数参数和返回值，而 String 类型通常用于变量和常量。
str 类型通常使用 字符串字面量 创建，而 String 类型通常使用 String::from 方法 创建。关于创建 String 的方法，请参考下一小节

4.1.3 如何创建`String`

通过使用 String::new 方法创建

使用 String::new 方法可以创建一个空的 String 类型的实例，例如：

let s1 = String::new(); // 创建一个空的 String 类型

通过使用 String::from 方法创建

String::from 方法可以直接使用字符串字面量创建 String，例如：

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

实际上，你也可以理解为将一个 str 转换为对应的 String。

通过 `str` 类型的 `to_string` 方法创建

不可变字符串 str 上提供了一个 to_string 方法，返回对应的 String 字符串。例如：

let s3 = "world".to_string();

通过 `format!` 宏创建

你还可以使用 format! 宏 来创建 String 字符串。例如：

let s4 = format!("{} {}", "hello", "world");

关于 format! 宏 ，请参考 4.3 format! 宏与模板字符串的使用

4.2 `String` 用法解析

4.2.1 字符串拼接

使用 + 操作符可以用于拼接两个字符串例如：

let s1 = String::from("Hello ");
let s2 = String::from("world!");
let s3 = s1 + &s2; // 使用 + 运算符连接两个字符串
println!("{}", s3); // 输出：Hello world!

4.2.2 字符串的切片

所谓切片，指的是通过指定一对起止字符在字符串中的位序，从而获得一个子字符串的方法。和诸多编程语言一样（如Python），可以使用 [] 语法对字符串进行切片。如：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = &s1[0..2];     // 使用切片获取字符串的一部分
println!("{}", s2);     // 输出：he

4.2.3 clone 方法拷贝字符串

String 的 clone 方法从原 String 对象实例上拷贝得到一个副本，例如：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.clone(); // 使用 clone 方法复制一个字符串
println!("{}", s2); // 输出：hello

4.2.4 trim 方法去除两端空白字符

在字符串处理的时候经常需要处理掉字符串两端的空白字符，使用 String 的trim 方法即可轻松实现，例如：

例如：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.trim();
println!("{}", s9); // 输出：hello

4.2.5 chars 方法及其应用

String 的 chars 方法

String 的chars 方法用于获取字符串的字符迭代器。

例如：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.chars(); // 获取字符串的字符迭代器
for c in s23 {
    println!("{}", c); // 逐个输出字符串的字符
}

通过 chars 方法获取字符串首字符

例如：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.chars().nth(0).unwrap(); // 获取字符串的第一个字符
println!("{}", s2); // 输出：h

通过 chars 方法获取字符串尾字符

例如：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.chars().last().unwrap(); // 获取字符串的最后一个字符
println!("{}", s2); // 输出：o

通过 chars 方法获取字符串的字符数

例如：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.chars().count(); // 获取字符串的字符数
println!("{}", s2); // 输出：5

通过 chars 方法反转字符串

例如：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.chars().rev().collect::<String>(); // 将字符串反转
println!("{}", s2); // 输出：olleh

4.2.6 to_uppercase 方法将字符串统一为大写字母形式

例如：

let s1 = String::from("hEllo");
let s2 = s1.to_uppercase(); // 将字符串转换为大写字母形式
println!("{}", s2); // 输出：HELLO

4.2.7 to_lowercase 方法将字符串统一为大写字母形式

例如：

let s1 = String::from("heLLo");
let s2 = s1.to_lowercase(); // 将字符串转换为小写字母形式
println!("{}", s2); // 输出：hello

4.2.8 len 方法获取字符串的长度

例如：

let length = String::from("world").len(); // 5

4.2.9 contains 方法判断字符串是否包含指定的子串

例如：

let isContains = String::from("Hello").contains("llo"); // true

4.2.10 push 方法在字符串末尾添加单个字符

例如：

let mut s = String::from("Hello");
s.push('!');
println!("{}", s); // 输出：Hello!

4.2.11 push_str 方法在字符串末尾添加字符串字面量

例如：

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

4.2.12 pop 方法移除字符串末尾的字符

例如：

let mut s = String::from("hello!");
s.pop(); // 移除字符串末尾的字符
println!("{}", s); // 输出：hello

4.2.13 remove 方法移除字符串指定为序处的字符

例如：

let mut s = String::from("hello");
s.remove(2);
println!("{}", s); // 输出：helo

4.2.14 insert 方法在字符串指定位置插入内容

内容可以是 char 和 str。

例如在字符串指定位置插入单个字符：

let mut s = String::from("helo");
s.insert(2, 'l'); // 
println!("{}", s); // 输出：hello

又如在字符串指定位置插入字符串字面量：

let mut s = String::from("heo");
s.insert(1, "ll"); 
println!("{}", s); // 输出：hello

4.2.15 replace_range 方法替换字符串指定范围内的内容

例如：

let mut s = String::from("hello");
s.replace_range(1..3, "a"); 
println!("{}", s); // 输出：hallo

4.2.16 truncate 方法截断字符串

truncate 方法可以用于截断字符串，只保留指定长度的内容。例如：

let mut s = String::from("hello");
s.truncate(3);
println!("{}", s); // 输出：hel

4.2.17 clear 方法清空字符串的内容

字符串是字符的容器，清空字符串就得到一个没有任何字符的字符串，也称空字符串。

例如：

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

4.2.18 字符串中使用转义符、原始字符串

字符串中使用转义符

在介绍 Rust 字符的时候我们介绍过转义符，Rust 中的字符串类型也支持转义字符，例如：

let s1 = "hello\nworld"; // 换行符
let s2 = "hello\tworld"; // 制表符
let s3 = "hello\'world"; // 单引号
let s4 = "hello\\world"; // 反斜杠

也可以使用转义符表示 Unicode 标量值，例如：

let s1 = "\u{1F600}"; // Unicode 表情符号
let s2 = "\u{1F600}\u{1F601}\u{1F602}"; // 多个 Unicode 表情符号

原始字符串表示

在 Rust 中，字符串前的 r# 表示使用原始字符串表示法，不会转义字符。例如：

let s1 = r#"hello\nworld"#;
println!("{}", s1); // 输出：hello\nworld

原始字符串表示法还支持使用多个 # 号，例如：

let s2 = r##"hello "world""##;
println!("{}", s2); // 输出：hello "world"

使用原始字符串表示法可以避免一些转义字符带来的麻烦，比如在正则表达式中使用反斜杠。例如：

let s3 = r"\d+";
println!("{}", s3); // 输出：\d+

4.3 `format! 宏` 与模板字符串的使用

Rust 中的 format! 宏 用于格式化字符串，比如：

let s1 = format!("{} {}", "hello", "world"); // 使用位置占位符
let s2 = format!("{name} {age}", name = "Alice", age = 18); // 使用命名占位符
let s3 = format!("{:?}", vec![1, 2, 3]); // 将 Vec 转换为字符串

format! 宏 还支持一些高级特性，如：

let s4 = format!("{:x}", 255);        // 将数字转换为十六进制字符串
let s5 = format!("{:b}", 255);        // 将数字转换为二进制字符串
let s6 = format!("{:o}", 255);        // 将数字转换为八进制字符串
let s7 = format!("{:.2}", 3.1415926); // 将浮点数保留两位小数
let s8 = format!("{:+}", 123);        // 将数字添加正负号
let s9 = format!("{:*>10}", "hello"); // 将字符串右对齐并填充 *
let s10 = format!("{:^10}", "hello"); // 将字符串居中对齐

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char 类型上用于判断的相关方法

char 类型上用于转换的相关方法

通过使用 String::new 方法创建

通过使用 String::from 方法创建

通过 str 类型的 to_string 方法创建

通过 format! 宏创建

String 的 chars 方法

通过 chars 方法获取 字符串首字符

通过 chars 方法获取 字符串尾字符

通过 chars 方法获取 字符串的字符数

通过 chars 方法 反转字符串

字符串中使用转义符

原始字符串表示

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