Rust 中字符串与格式化操作方法详解

Rust 提供了强大且类型安全的字符串处理能力，核心围绕 ​字符串类型​ 和 ​格式化宏​ 展开。以下是关键知识点和操作方法的系统总结：

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一、字符串类型：String 与 &str

1. ​**&str（字符串切片）​**​

• ​本质​：不可变的 UTF-8 字节序列的引用（类似字符串的“视图”）。
• ​特点​：
  • 静态分配（如字面量 "hello" 的类型是 &'static str）或从 String 切片得到。
  • 不可变（不能修改内容），常用于函数参数传递（避免所有权转移）。
• ​示例​： let s: &str = "Hello, Rust"; // 字面量是 &str 类型 let string = String::from("Hello"); let slice: &str = &string[..]; // 从 String 切片得到 &str

2. ​**String（堆分配的可变字符串）​**​

• ​本质​：可变的、堆分配的 UTF-8 字符串（拥有所有权）。
• ​特点​：
  • 动态增长（通过 push、push_str 等方法扩展）。
  • 适合需要修改内容的场景（如用户输入、动态生成的文本）。
• ​创建方法​： let s = String::new(); // 空字符串 let s = String::from("初始值"); // 从 &str 创建 let s = "初始值".to_string(); // 等价于 String::from

3. ​**&str 与 String 的转换**​

• ​**&str → String**​：通过 to_string() 或 String::from（显式获取所有权）。 let s1: &str = "hello"; let s2 = s1.to_string(); // String 类型 let s3 = String::from(s1); // 同上
• ​**String → &str**​：通过解引用或切片 &s[..]（不获取所有权）。 let s = String::from("world"); let slice: &str = &s; // 自动解引用为 &str let slice2: &str = &s[..]; // 显式切片

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二、字符串格式化：format!* 宏系列

Rust 通过 ​**format!*、write!*、println!* 等宏**​ 提供类型安全的格式化功能（类似 C 的 printf，但编译时检查类型匹配）。

1. ​**format!* 宏（生成格式化字符串）​**​

• ​作用​：返回格式化后的 String，常用于构建复杂字符串。
• ​语法​：format!(格式化字符串, 参数1, 参数2, ...)。
• ​占位符​：
  • {}：按顺序填充参数（自动调用 Display trait）。
  • {索引}：按索引指定参数（如 {0}、{1}）。
  • {字段名}：按命名字段填充（适用于结构体等）。
  • {:格式化选项}：控制格式（如宽度、精度、对齐等）。
• ​示例​： // 基础用法 let name = "Alice"; let age = 30; let s = format!("{} is {} years old.", name, age); // "Alice is 30 years old." // 指定参数顺序 let s = format!("{1} is {0} years old.", age, name); // "Alice is 30 years old." // 命名字段（需配合结构体或元组） let user = ("Bob", 25); let s = format!("{} is {} years old.", user.0, user.1); // 或使用结构体 // 格式化选项（宽度、对齐、精度） let pi = 3.1415926; let s = format!("Pi is {:.2}", pi); // 保留两位小数："Pi is 3.14" let s = format!("{:>10}", "hi"); // 右对齐，宽度10：" hi" let s = format!("{:<10}", "hi"); // 左对齐，宽度10："hi " let s = format!("{:^10}", "hi"); // 居中对齐，宽度10：" hi "

2. ​**println!* / eprintln!* / write!* 系列（输出格式化）​**​

• ​**println!***​：格式化并打印到标准输出（带换行）。
• ​**eprintln!***​：格式化并打印到标准错误（带换行）。
• ​**write!***​：格式化并写入到实现了 std::io::Write 的对象（如文件、缓冲区）。
• ​示例​： println!("Hello, {}!", "World"); // 输出到控制台 eprintln!("Error: {}", "Something went wrong"); // 输出到 stderr use std::io::Write; let mut buffer = String::new(); write!(buffer, "Formatted: {}", 42).unwrap(); // 写入到 String 缓冲区

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三、字符串常用操作方法

1. ​拼接与追加​

• ​**+ 运算符**​：仅限 String + &str（会转移左侧 String 的所有权）。 let s1 = String::from("Hello"); let s2 = String::from(" World"); let s3 = s1 + &s2; // s1 的所有权转移，s3 是 "Hello World" // println!("{}", s1); // 错误！s1 已失效
• ​**format!***​：无所有权转移（推荐多字符串拼接）。 let s1 = String::from("Hello"); let s2 = String::from(" World"); let s3 = format!("{}{}", s1, s2); // s1 和 s2 仍可用
• ​**push_str / push**​：直接向 String 追加内容。 let mut s = String::from("Hello"); s.push_str(" World"); // 追加 &str s.push('!'); // 追加单个 char

2. ​查找与替换​

• ​**contains**​：检查是否包含子串。 let s = String::from("hello"); println!("{}", s.contains("ell")); // true
• ​**find / rfind**​：查找子串位置（返回 Option<usize>）。 if let Some(pos) = s.find("ell") { println!("Found at: {}", pos); // 1 }
• ​**replace / replacen**​：替换子串。 let s = String::from("foo bar foo"); let new_s = s.replace("foo", "baz"); // "baz bar baz" let new_s = s.replacen("foo", "baz", 2); // 仅替换前 2 次

3. ​分割与遍历​

• ​**split**​：按分隔符分割为迭代器。 let s = "a,b,c"; for part in s.split(',') { println!("{}", part); // 依次输出 "a", "b", "c" }
• ​**chars / bytes**​：遍历字符或字节（注意 Unicode 支持）。 for c in "你好".chars() { println!("{}", c); // 依次输出 '你', '好' }

4. ​修剪空白字符​

• ​**trim / trim_start / trim_end**​：移除首尾空白（空格、制表符、换行等）。 let s = " hello "; println!("'{}'", s.trim()); // "'hello'"

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四、注意事项

1. ​UTF-8 安全​：Rust 字符串默认是 UTF-8 编码，直接按字节操作（如 chars）需注意多字节字符（如中文）。
2. ​所有权与借用​：优先使用 &str 作为函数参数（避免不必要的所有权转移），需要修改时再用 String。
3. ​格式化性能​：format!* 会生成新 String，高频场景可考虑 write!* 直接写入缓冲区。

掌握这些方法后，你可以高效安全地处理 Rust 中的字符串和格式化需求！ 🦀