Rust 09: 字符串详解（String、&str、内存布局、常用方法）

字符串字面量

字符串字面量和全局变量、static变量一样位于程序运行之后虚拟地址空间中的代码区。
关于虚拟地址空间，之前有一小节详细分析过：Rust 06: 变量分配在堆还是栈上 + 虚拟地址空间

const g_array: [i32; 5] = [10; 5];
static G_VAR: i32 = 1000;
#[test]
fn test09_string() {
   
   
    let s: &str = "test string";
    //字符串字面量，位于代码区的ROData段
    println!("&str: {:p}", s);//&str: 0x7ff77e4c6b88
    println!("{:p}", &g_array);//位于data段:0x7ff6c5fc6bb8
    println!("{:p}", &G_VAR);//位于data段:0x7ff77e4c6200
}

字符串字面量位于代码区的ROData段，是只读（Read Only）的，在Rust代码中字符串字面量会被处理成字符串切片类型，即&str。如果想要对字符串进行追加等操作，必须先将ROData段的字符串字面量复制一份到堆上，构造一个String类型出来。

字符串(String)

String内部其实是一个Vec，是一个可变长度的类型，末尾可以追加字符。String类型和Vec<u8>类型占用24个字节。

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

println!("size: {}", std::mem::size_of::<Vec<u8>>());//24
println!("size: {}", std::mem::size_of::<String>());//24

String对象的内存结构，也就是Vec<u8>的内存结构，为 8(ptr) + 8(capacity) + 8(length)。

---

从字符串字面量构造出一个堆上的String有多种方式：

1. "xxx".to_owned()方法内部掉clone()，将字符串字面量从ROData区复制一份到堆上，并返回堆上数据的所有权；
2. String::from("xxx")内部实际调用的是"xxx".to_owned()；
3. "xxx".to_string()内部实际调用的是String::from(“xxx”)；
   也就是说，下面3种方式最终都是调用了clone()：

let s1: String = "Hello Rust!".to_owned();
let s2: String = String::from("Hello Rust!");
let s3: String = "Hello Rust!".to_string();
assert_eq!(s1,s2);
assert_eq!(s2,s3);
assert_eq!(s1,s3);
println!("s1: {:p}", &s1);//s1: 0x32a62fec08
println!("s2: {:p}", &s2);//s2: 0x32a62fec20
println!("s3: {:p}", &s3);//s3: 0x32a62fec38

可以看到，&s1、&s2、&s3是3个虚拟地址比较小，互不相同的栈地址。但是，实际上他们最终指向的字符串内容本身是位于堆上。
根据以上信息，我们尝试画一下let s: String = String::from("Hello");的内存布局：

字符串切片(&str）

let s1: String = "Hello Rust!".to_owned();
let s2: &String = &s1;
let s3: &str = "Hello Rust!";
let slice1: &str = &s1[0..5];//对String类型进行切片引用
let slice2: &str = &s2[0..5];//对&String类型进行切片引用
let slice3: &str = &s3[0..5];//对&str切片类型，进行切片引用
println!("{}", slice1);
println!("{}", slice2);
println!("{}", slice3);

String和&str的内存布局

还是先来做个小测试，验证一些想法：

// String内部其实是一个Vec<u8>，是一个可变长度的类型，末尾应该可以追加字符。
println!("size: {}", std::mem