Rust 新手必看：彻底搞懂 String 和 &str，不再被坑！

大鱼七成饱2025-10-03 11:17

背景

这是Rust九九八十难的第五篇。关于字符串这块，平常在用的时候，有没有感觉有点不一样。其他语言如java，js等，字符串就是字符串String，偶尔用下char，很好区分。在rust里，字符串分为 String 类型和 str 类型 ，有时候传 &String 类型 或者 &str ，用起来有点儿乱，有时传哪个都能跑，有时仅一个能用，让人火大。今天整理下 String 和 str 的区别，最后附个速查表，方便快速使用。

一、String和str的基本定义

熟悉的同学可以直接跳过，这块做个简单说明。

1、String

  • String : 是封装了Vec的结构体。在堆上分配内存，支持修改扩容。

    rust 复制代码 
    栈: [String { ptr, len, cap }]
       |
       v
堆: [ h e l l o ]

  • &String : 加上&就是对 String 结构体的不可变借用（&符号不了解的可以看下这篇: 还在分不清 Rust 的 & 怎么用？10 分钟带你彻底搞懂）

    rust 复制代码 
    栈: [String { ptr, len, cap }]
栈: [&String] -----> String 结构体
                       |
                       v
                     堆数据

  • &mut String: 继续加mut就是可变借用，可以修改字符串：push、pop、clear、resize 等。

    rust 复制代码 
    栈: [String { ptr, len, cap }]
栈: [&mut String] --> String 结构体（可修改）

2、str

  • str : 不能直接用，也很少用（比如借助Box,Box使用可以看这篇）。因为Rust 编译器在编译期需要知道一个类型的 大小 (size) ，才能在栈上分配它。官方文档定义 str 是DST (Dynamically Sized Type)，编译时不知道大小。它本质上是 一段 UTF-8 字节序列，大小只有在运行时才知道。所以编译器没法说 "str 类型占多少字节"。要用必须放在引用或智能指针里。

  • &str :是对字符串内容的不可变借用。有三个来源：String、字符串字面量、甚至某个切片。如下面的示意图：

    rust 复制代码 
    &String 在栈: { ptr -> 堆数据, len, cap }
&str   在栈: { ptr -> 堆数据, len }
堆: [ h e l l o ]

    ​ 可以对比的看，&String借用的是整个 String 对象，&str借用的是堆中的字符串数据片段。

  • &mut str ：对某段字符串内容的可变借用。很少单独使用，多见于切片操作：

    rust 复制代码 
    let mut s = String::from("hello");
let slice: &mut str = &mut s[..]; // 可变切片

3、官方链接

二、String与str的相互转换

上面说到，&String是对 String 的不可变借用，而&str可以看成是字符串的通用视图，不管底层是 String 还是字面量 "hello"。在Rust 里 &String 和 &str 的转换非常自然：

1、&String 转 &str

  • 自动解引用（Deref coercion ） 在大多数函数调用或赋值场景下，&String 会自动转换成 &str。

    rust 复制代码 
    fn print_str(s: &str) {
    println!("{}", s);
}

fn main() {
    let s = String::from("hello");
    print_str(&s);   // &String 自动转成 &str
}

  • 手动调用.as_str()：

    rust 复制代码 
    let s = String::from("world");
let slice: &str = s.as_str();

2、&str 转 String

  • 克隆数据（堆分配新的 String），有了新的所有权：

    rust 复制代码 
    let s: &str = "hello";
let string: String = s.to_string();// 新的 String，堆上存放 "hello"
let string2: String = String::from(s);

  • 如果只是想借用，不需要转成 String，直接用 &str 就行。

三、使用场景

1、str常用场景

  • &str

    • 更加通用和高效，大多数函数参数都应该写成 &str。它能同时接受字面量、String、甚至别的切片。

      rust 复制代码 
      fn greet(name: &str) {
    println!("Hello, {}!", name);
}

fn main() {
    greet("Alice");              // 字面量
    greet(&String::from("Bob")); // &String
}

    • 定义字符串字面量（放在了只读数据段），零开销，无需堆分配，自动安全管理。适合固定文本、常量配置、消息模板

      rust 复制代码 
      static GREETING: &str = "Hello, world!";

fn main() {
    println!("{}", GREETING);
}

    • 定义原始字面量(r"...")

      rust 复制代码 
      let raw: &str = r"hello\nworld"; 
// 内容是: h e l l o \ n w o r l d

//不处理转义字符,可以用多个 # 来包裹，避免和内部引号冲突：
let raw: &str = r#"a string with "quotes""#;
let raw2: &str = r##"raw with "# inside"##;

    • 定义字节字符串字面量(b"...")

      rust 复制代码 
      let bytes: &[u8; 5] = b"hello";

    • 原始字节字符串（br"..." 或 br#"..."#）

      rust 复制代码 
      let raw_bytes: &[u8] = br"hello\nworld";
let raw_bytes2: &[u8] = br#"with "quotes""#;

  • &mut str

    • 就地修改内容长度不变，用&mut str 更优雅,比如下面的例子：

      rust 复制代码 
      fn shout(buf: &mut str) {
    buf.make_ascii_uppercase();
}

fn main() {
    let mut s = String::from("hello rust");
    shout(&mut s);
    println!("{}", s); // "HELLO RUST"
}

    • 部分切片修改，只能用&mut str

      rust 复制代码 
      fn fix_prefix(buf: &mut str) {
    buf.make_ascii_uppercase();
}

fn main() {
    let mut s = String::from("hello_world");
    {
        let prefix = &mut s[0..5]; // "hello"
        fix_prefix(prefix);
    }
    println!("{}", s); // "HELLO_world"
}

      只有 &mut str 能直接操作子串；&mut String 操作的是整个字符串。

2、String常用场景

  • a、非引用方式。

    当需要 可变、拥有所有权 的字符串时，用 String。比如函数返回值。

    需要转移所有权常见场景：

    • 需要拼接、修改字符串

    • 需要把字符串存入 Vec、HashMap（这些容器需要拥有所有权）

      rust 复制代码 
      let mut s = String::from("hi");
s.push_str(", Rust!");  // ✅ 可修改

  • b、&String

    • 一般不直接写函数参数为 &String，因为这会限制调用者必须传入 String，而不能传入字面量。
    • 所以 函数签名几乎总是用 &str ，除非你真的需要对 String 的特殊操作（很少见）。

  • c、 &mut String

    • 修改原有的String，传参必须用 &mut String。典型场景：回溯、拼接、扩展、删除原来字符

      rust 复制代码 
      fn build_sentence(buf: &mut String) {
    buf.push('H');
    buf.push_str("ello");
    buf.push(' ');
    buf.push_str("Rust");
}

fn shrink(buf: &mut String) {
    buf.push_str("abcde");
    buf.pop();      // 删除 'e'
    buf.truncate(3); // 删除到 "abc"
}


fn main() {
    let mut s = String::new();
    build_sentence(&mut s);
    println!("{}", s); // "Hello Rust"
    
    let mut s1 = String::new();
    shrink(&mut s1);
    println!("{}", s1); // "abc"
}

3、结构体的字符串怎么选

  • 大多数情况 ：用 String（简单，灵活，最常见），结构体实例能够完全拥有字符串，常见于持久化数据模型（如数据库实体、配置对象）。业务开发首选，不用考虑生命周期。

    rust 复制代码 
    struct User {
    name: String,
    email: String,
}

  • 只读数据，依赖外部生命周期 ：用 &str。如下面例子，必须加生命周期 'a，告诉编译器：User 的存活时间 ≤ 借用数据的存活时间。其他如果是全局字面量可以用'static。频率上不常用。

    rust 复制代码 
    struct User<'a> {
    name: &'a str,
    email: &'a str,
}

  • 要兼顾引用和所有权 ：用 Cow<'a, str>。结构体既能接受引用的字符串，也能存拥有的字符串。如解析配置、文本处理函数的参数。做一些序列化，解析工具库的开发出场较多。

    rust 复制代码 
    use std::borrow::Cow;

struct User<'a> {
    name: Cow<'a, str>,
}

  • 需要优化内存布局 ：用 Box<str>。比和 String内存更紧凑，存储后不能再修改的字符串，占用更小，内存布局更稳定（适合 FFI 或内存优化场景）。嵌入式可能碰到，业务开发不建议用。

    rust 复制代码 
    struct User {
    name: Box<str>,
}

四、&str API 与 String 兼容对照表

平常开发混着用，两者定义的方法很像，但也有区别，为了方便快速查阅，这里整理一份api对照表。

1、相同api（String 自动解引用为 str，所以这些方法通用）

分类 方法 作用
基本信息 len 返回字节长度
is_empty 是否为空
chars 返回字符迭代器
bytes 返回字节迭代器
char_indices 字符+索引迭代
as_ptr 获取原始指针
as_bytes 获取字节切片 &[u8]
子串检查 contains 是否包含子串
starts_with 是否有前缀
ends_with 是否有后缀
find 查找子串位置
rfind 从右侧查找
matches 查找所有匹配
match_indices 查找所有匹配（带索引）
子串获取 get 安全切片
[range] 下标切片
split_at 按下标拆分
分割与迭代 split 按分隔符切分
rsplit 从右边切分
split_whitespace 按空白切分
lines 按行切分
修剪 trim 去掉首尾空白
trim_start 去掉开头空白
trim_end 去掉结尾空白
trim_matches 去掉匹配模式
转换 to_lowercase 转小写 (返回 String)
to_uppercase 转大写 (返回 String)
to_string 转 String
repeat 重复拼接 (返回 String)
比较 eq 判断相等
cmp 比较顺序

2、只有String可用

类别 方法 作用
容量管理 capacity 当前分配的容量
reserve 预留额外容量
reserve_exact 精确预留容量
shrink_to_fit 释放多余容量
修改 push 追加一个字符
push_str 追加一个字符串
insert 在指定位置插入字符
insert_str 插入字符串
remove 删除某个字符
retain 按条件保留字符
truncate 截断到指定长度
clear 清空字符串
make_ascii_lowercase ASCII 转小写
make_ascii_uppercase ASCII 转大写
转移所有权 into_boxed_str 转为 Box<str>

3、只有str可用

这些方法是 切片级别 的，不会改变底层数据，通常返回新的切片或迭代器。

类别 方法 作用
模式匹配 strip_prefix 去掉前缀，返回子串
strip_suffix 去掉后缀，返回子串
切片工具 split_once 按第一次匹配切分
rsplit_once 按最后一次匹配切分
指针工具 as_ptr_range 得到指针范围
转义工具 escape_debug 可打印调试转义
escape_default 默认转义
escape_unicode Unicode 转义

五、总结

字符串几乎是所有语言使用最广泛的结构，而且尽量做了封装，但Rust这里用起来并不舒服，它拆分String和Str。Stackoverflow上有讨论,可能跟它的设计哲学和所有权有关系。其他二和三总结了关系和场景等，熟悉的可以跳到第四节，用这个速查表，快速定位问题。

本人公众号大鱼七成饱，所有历史文章都会在上面同步。

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