12、String（字符串）

2025-9-1

String（字符串）

字符串的本质就是一种特殊的容器类型，在程序开发过程中，常被作为一个整体来处理，不同于其它语言的字符串，Rust官方库的String字符串会显得很复杂，不过没关系，再复杂也得一点一点学会

字符串的创建

现在我们学习两种字符串，一种是字符串字面量，另一种是可变长度的字符串对象

1.&str的创建

Rust内置的字符串类型是str，这种类型就是字符串字面量，字符串字面量在定义之后不可有任何形式的修改，通常以&str的形式出现。&str是字符的集合，代表的是不可变的UTF-8编码的字符串的引用。

创建&str有如下方式

let str="Hello Rust!";//直接赋值一个简单的字符串，str类型为&str

let Str=String::from("Hello Rust!");//创建String对象
let str=Str.as_str();//将String对象转换为&str

2.String的创建

String是由Rust标准库提供的、拥有所有权的UTF-8编码的字符串类型，创建后可以任意地修改。它的本质其实就是一个字段为Vec<u8>类型的结构体，它将字符内容存放在堆上，由三部分组成，分别是：

  • 指向堆上字节序列的指针（as_ptr方法）
  • 记录堆上字节序列的长度（len方法）
  • 堆分配的容量（capacity方法）

有三种创建String的方法：

//使用String::new()创建空的String对象
let mut str1=String::new();//不加mut无法修改

//使用String::from()从字符串字面量创建String对象
let str2=String::from("Hello Rust!");

//使用to_string方法将字符串字面量转换为String对象
let str="Hello Rust!";
let str3=str.to_string();

字符串的修改

String对象的常见修改操作有追加、插入、连接、替换、删除等。

1.追加

使用push在String后面追加字符，使用push_str在String后面追加字符串字面量。

这两个方法都是在原String上追加，不会创建新的String。

fn main(){
	let mut str=String::from("Hello ");//必须要加mut，否则无法修改
	str.push('R');
	str.push_str("ust!");
	println!("{}",str);
}

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2.插入

使用insert在String中插入字符，使用insert_str在String中插入字符串字面量。

这两个方法都接收两个参数，一个是插入位置的索引，一个是插入的字符或字符串字面量。

同样的，这两个方法都是在原String上追加，不会创建新的String

fn main(){
	let mut str=String::from("Hello !");
	str.insert(6,'R');
	str.insert_str(7,"ust");
	println!("{}",str);
}

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运行结果如下：

image-20250901202637024

一定要注意写mut还有注意方法参数啊，我写的时候就总是忘记写mut（

注意

insert和insert_str是基于字节序列的索引进行操作的，内部会通过is_char_boundary方法判断插入位置的索引是否在合法边界内，如果索引非法将会导致程序错误。

image-20250901203521820

运行结果如下：

image-20250901203533019

现在试一下越界的索引：

image-20250901203706150

运行结果如下：

image-20250901203716919

可以看到，不管是非法UTF-8插入边界还是非法越界的索引，is_char_boundary方法都可以准确地识别出错误并抛出Panic

总结

不要用索引去切中文等多字节UTF-8字符，可以避免很多问题

3.连接

使用+或+=运算符将两个字符串连接为一个新的字符串，运算符的右边必须是字符串字面量，运算符的左边必须是String。

不能对两个String类型字符串使用+或+=运算符，也不能对两个字符串字面量使用+或+=运算符。

连接会返回新的字符串，也就是使用+或+=运算符都会返回新的字符串。

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fn main(){
	let mut str1=String::from("Hello");
	let str2=String::from("Rust");
	//let str3=' ';
	let str4="!";
	
	//let mut str=str1+str3+str2;
    let mut str=str1+str2;
	str+=str4;
	println!("{}",str);
}

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char不能直接拼接到String后面，Rust不支持这样的操作，所以上面的代码会报错

注意

在+运算符的右边，也可以使用&s（s是String对象）拼接，这样操作，&s就是s这个String对象的“字符串字面量”，可以直接用于连接操作。

这是因为String类型实现了Deref trait[1]，执行连接操作时会自动解引用为&str类型，使用as_str方法就可以将String类型转换为&str类型

 

对于较为复杂的或带有格式的字符串连接，可以使用格式化宏format!，它对于String和&str类型的字符串都适用

fn main(){
	let str1=String::from("Hello");
	let str2="Rust!";
	
	let str3=format!("{} {}",str1,str2);
	println!("{}",str3);
}

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运行结果如下：

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4.替换

使用replace和replacen方法，可以将主串中指定的字串替换为一个新的字串

replace(<要被替换掉的字符串子串>,<新字符串>);

replacen(<要被替换掉的字符串子串>,<新字符串>,替换的个数);

fn main(){
    let s=String::from("aaabbccdaa");

    let s1=s.replace("aa","ee");
    let s2=s.replacen("aa","ee",1);

    println!("{}",s1);
    println!("{}",s2);
}

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运行结果如下：

image-20250901213220969

5.删除

使用pop，remove，truncate和clear方法删除字符串中的字符。

  • pop：删除并返回字符串的最后一个字符，返回类型为Option<char>。如果字符串为空，则返回None。
  • remove：删除并返回字符串中指定位置的字符，其参数是该字符的起始索引位置（注意，remove方法是按照字节处理字符的，所以面对多字节的UTF-8字符时，如果给定的索引不是合法的字符边界，就会直接报错）。
  • truncate：删除字符串中从指定位置开始到结尾的全部字符，其参数是起始索引位置，无返回值（注意，truncate方法也是按照字节处理字符，如果给定的索引不是合法的字符边界，就会直接报错）。
  • clear：删除字符串中的所有字符，无返回值（等价于将truncate的参数设置为0）。
fn main(){
	let mut str=String::from("Hello Rust!");
	
	println!("{:?}",str.pop());
	println!("{}",str);
    println!();
	
	println!("{:?}",str.remove(9));
	println!("{}",str);
    println!();
	
    str.truncate(5);
	println!("{}",str);
    println!();
	
    str.clear();
	println!("{}",str);
}

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运行结果如下：

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字符串的访问

1.Unicode

Unicode是一个全球统一的字符编码标准，他为世界上几乎所有的文字系统分配唯一的数字编号（甚至包含各类emoji），称为代码点（Code Points）。

比如：

  • A的代码点是U+0041
  • 你好的代码点是U+4F60
  • 😄的代码点是U+1F604

Unicode只是一套“字符与数字”的映射表。

2.UTF-8

UTF-8（Unicode Transformation Format-8-bit）是一种具体的编码方式，用于将Unicode的代码点转换为字节序列，以便在计算机中存储和运输。

特点：

特征 说明
长度可以变化 1-4个字节表示一个字符
向后兼容ASCII 所有ASCII字符（0-127）用一个字节表示，与ASCII完全一致
自动纠错 有效的UTF-8序列有明确的格式，能自动检测错误

你 占 3 个字节，😄 占 4 个字节 —— 单个字符的所占字节数不同，所以我们不能简单地通过“字节数”来计算“字符数”。

3.访问UTF-8字符串

根据上面的简单说明，我们可以得到两个结论：

  1. 字符串是UTF-8的字节序列，不能直接使用索引来访问字符。
  2. 字符串操作可以分为按字节处理和按字符处理两种方式，按字节处理使用bytes方法返回按字节迭代的迭代器，按字符处理使用chars方法返回按字符迭代的迭代器。

1.使用len方法获取字符串长度

使用len方法得到的并不是String的字符数，而是String所占的字节大小。

fn main(){
	let str="大风起兮云飞扬";
	println!("{}",str.len());
}

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运行结果如下：

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由此可知，中文字符在UTF-8中占三个字节

2.通过迭代器访问字符串的字符

fn main(){
	let str="安得猛士兮走四方";
	
	for b in str.bytes(){
		print!("{} ",b);
	}
    println!();
	
	for c in str.chars(){
		print!("{} ",c);
	}
}

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运行结果如下：

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练习

这次的练习要完成的内容比较多

pub struct Ticket {
    title: String,
    description: String,
    status: String,
}

impl Ticket {
    // TODO: implement the `new` function.
    //  The following requirements should be met:
    //   - Only `To-Do`, `In Progress`, and `Done` statuses are allowed.
    //   - The `title` and `description` fields should not be empty.
    //   - the `title` should be at most 50 bytes long.
    //   - the `description` should be at most 500 bytes long.
    //  The method should panic if any of the requirements are not met.
    //  Panic messages: "Only `To-Do`, `In Progress`, and `Done` statuses are allowed",
    //  "Title cannot be empty", "Description cannot be empty", "Title cannot be longer than 50 bytes",
    //  "Description cannot be longer than 500 bytes"

    // TODO：实现 `new` 函数。
    //  应满足以下要求
    //      - 只允许使用 `To-Do`、`In Progress` 和 `Done` 状态。
    //      - `title` 和 `description` 字段不能为空。
    //      -`title` 字段的长度不得超过 50 字节。
    //      - `description` 字段的长度不得超过 500 字节。
    //  如果有任何要求未满足，该方法应恐慌。
    //  panic 消息："Only `To-Do`, `In Progress`, and `Done` statuses are allowed"、
    //  "Title cannot be empty", "Description cannot be empty", "Title cannot be longer than 50 bytes"、
    //  "Description cannot be longer than 500 bytes"。
    
    // You'll have to use what you learned in the previous exercises,
    // as well as some `String` methods. Use the documentation of Rust's standard library
    // to find the most appropriate options -> https://doc.rust-lang.org/std/string/struct.String.html
    pub fn new(title: String, description: String, status: String) -> Self {
    	if title./* TODO */ Self {
            title,
            description,
            status,
        }
        Self {
            title,
            description,
            status,
        }
    }
}
  1. status只能是To-Do，In Progress和Done三种字符串其一。
  2. title和description字段不能为空。
  3. title字段的长度不能超过50字节。
  4. description字段的长度不能超过500字节。
  5. 如果以上的任何一条不满足，都应该触发Panic。

这个练习其实并不难，就是要写的代码比较多，我敲了一小会儿，也是完成了

pub fn new(title: String, description: String, status: String) -> Self {
    if status!="To-Do"&&status!="In Progress"&&status!="Done"{
        panic!("Only `To-Do`, `In Progress`, and `Done` statuses are allowed");
    }
    if title.is_empty(){
        panic!("Title cannot be empty");
    }
    if description.is_empty(){
        panic!("Description cannot be empty");
    }
    if title.len()>50{
        panic!("Title cannot be longer than 50 bytes");
    }
    if description.len()>500{
        panic!("Description cannot be longer than 500 bytes");
    }
    Self {
        title,
        description,
        status,
    }
}

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代码无误！

 

这一节就先到这里了，后面学到所有权，生命周期估计会有很多补充。

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作者：CN059
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