第15课：字符串处理

🎯 本课目标

深入理解Rust的字符串系统：str vs String、UTF-8编码、字符串操作和性能优化。

1. 字符串类型

fn main() {
    // &str — 字符串切片（借用）
    let s: &str = "hello";        // 字面量，只读
    let slice: &str = &s[..3];      // 切片

    // String — 堆分配，可增长
    let mut s = String::new();
    s.push_str("hello");
    s.push('!');

    // 创建方式
    let s1 = String::from("hello");
    let s2 = "hello".to_string();
    let s3 = format!("{} {}", "hello", "world");

    // &str ↔ String
    let owned: String = "hello".to_string();
    let borrowed: &str = &owned;
}

✅ 编译验证通过

2. UTF-8与索引

fn main() {
    let hello = "你好世界";

    // ❌ 不能用数字索引字符串！
    // let ch = hello[0];  // 编译错误

    // ✅ 字节切片（危险！）
    let bytes = hello.as_bytes();
    println!("字节: {:?}", bytes);

    // ✅ 字符迭代
    for ch in hello.chars() {
        println!("字符: {}", ch);
    }

    // ✅ Unicode标量值
    println!("字符数: {}", hello.chars().count());
    println!("字节数: {}", hello.len());

    // ⚠️ 字符数≠字节数≠显示宽度
    let emoji = "🦀";
    println!("🦀: 字符={} 字节={}", emoji.chars().count(), emoji.len());
}

✅ 编译验证通过

3. 字符串操作

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

    // 追加
    s.push_str(", world");
    s.push('!');

    // 拼接
    let s1 = String::from("Hello, ");
    let s2 = String::from("world!");
    let s3 = s1 + &s2;  // s1被消耗！

    // 插入/删除
    let mut s = String::from("hello");
    s.insert(5, '!');     // "hello!"
    s.remove(5);          // "hello"
    s.replace_range(..1, "H");  // "Hello"

    // 替换
    let s = "I like Rust".replace("Rust", "Python");

    // 分割
    let parts: Vec<&str> = "a,b,c".split(',').collect();
    let words: Vec<&str> = "hello  world".split_whitespace().collect();

    // 修剪
    let trimmed = "  hello  ".trim();

    // 大小写
    let upper = "hello".to_uppercase();
    let lower = "HELLO".to_lowercase();
}

✅ 编译验证通过

4. 性能优化

fn main() {
    // 预分配容量
    let mut s = String::with_capacity(100);
    for i in 0..10 {
        s.push_str(&format!("line {}\n", i));
    }

    // 避免频繁分配
    // ❌ 每次都分配
    let result = (0..100)
        .map(|i| format!("{}", i))
        .collect::<Vec<_>>()
        .join(",");

    // ✅ 使用write!
    use std::fmt::Write;
    let mut buf = String::with_capacity(200);
    for i in 0..100 {
        write!(buf, "{},", i).unwrap();
    }
}

✅ 编译验证通过

📝 练习题

🔬 深度理解：Rust与系统编程

📊 Rust vs C/C++对比

🛡️ 安全编码实践