どっちを使う？Rustの&strとStringの違いを図解で学ぼう

Rustの文字列型には &str と String の2種類が存在します。

「どっちを使えばいいの？」「どう違うの？」と悩んだことはありませんか？

この記事では、所有権・可変性・メモリ構造などの観点から、両者の違いをわかりやすく解説します。

&strとは？

&strは「文字列スライス」と呼ばれ、自分では文字列の実体を持たず、メモリ上の他の場所にある文字列データを参照するだけの軽量な型です。

let greeting: &str = "hello";

この場合、"hello"という文字列はプログラムのバイナリ（静的領域）に埋め込まれており、&strはそれをポインタと長さで参照しています。

• 所有権を持たない
• 不変（immutable）
• 軽量
• よく関数の引数などに使われる

Stringとは？

Stringはヒープ上に確保された文字列の所有者です。可変で、長さを変更したり、新しい文字列を構築したりできます。

let mut name: String = String::from("Alice");
name.push_str(" Smith");

• 所有権を持つ
• 可変（mutable）
• ヒープ上にデータを持つ
• to_string() で簡単に作れる

メモリ構造の違い

Rustでは、スタックとヒープという2つのメモリ領域を使い分けています。それぞれの型がどのようにこれらを使っているかが、&strとStringの違いの鍵になります。

&str のメモリ構造：参照型（スライス）

let s: &str = "hello";

何が起こっているか

• "hello" はコンパイル時に静的メモリ領域に埋め込まれます（.rodataセクションなど）。
• s はスタック上に作られる ポインタと長さ（slice構造） です。
• s 自身は軽量で、文字列の所有権を持ちません。

図解

特徴まとめ

項目	説明
所有権	なし（借用）
メモリ場所	参照先に依存（リテラルなら静的メモリ）
サイズ変更	不可（長さは固定）
開放タイミング	所有者に従う（&str自身は所有者でない）

補足：なぜ &str は変更できないの？

&str は「どこかの文字列データを借りているだけ」の参照です。
そのため、自分自身ではデータの所有権も変更権限も持っていません。
安全性を保つため、Rustでは借用しているデータは基本的に読み取り専用とされています。

String のメモリ構造：所有型（ヒープ確保）

let s: String = String::from("hello");

何が起こっているか

• "hello" というデータはヒープに動的確保されます。
• s はスタック上に、以下の3つの情報を持ちます。
  1. ポインタ（ヒープ上の先頭アドレス）
  2. 長さ（len）（文字数、バイト単位）
  3. 容量（capacity）（確保されたバイト数）

図解

補足：String の capacity は何のためにあるの？

capacity は、ヒープ上に確保されたバッファの「最大バイト数」です。
これは、毎回メモリを確保し直すのではなく、ある程度余裕を持って確保することで、
文字列を何度も追加する場面でパフォーマンスを改善するために使われます。

例えば "he" から "hello" に拡張する場合、事前に十分な capacity があれば再確保は不要です。

特徴まとめ

項目	説明
所有権	あり（Dropで自動解放）
メモリ場所	実体はヒープ、管理情報はスタック
サイズ変更	可能（容量の範囲内なら追加コストなし）
解放タイミング	スコープを抜けたときに自動で Drop

補足：なぜ String はヒープを使うの？

Rustでは、スタック上に確保できるデータのサイズはコンパイル時に決まっている必要があります。
しかし String は動的にサイズが変わるため、事前に必要なサイズがわかりません。
そこでヒープという動的メモリ領域を使って、実行時に必要な分だけ柔軟に確保できるようにしているのです。

相互変換

• &str → String

let s: &str = "hello";
let owned: String = s.to_string();

• String → &str

let s: String = String::from("hello");
let slice: &str = &s;

使用例

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

fn main() {
    let s1 = "world";                  // &'static str
    let s2 = String::from("Rustacean"); // String

    greet(s1);      // OK
    greet(&s2);     // OK: &String は自動で &str に変換される
}

比較まとめ

特徴	&str	String
所有権	なし	あり
可変性	不変	可変
メモリ位置	静的 or 他のヒープ	自前のヒープ
サイズ変更	不可	可
コピーコスト	軽量	重い（Clone or ムーブ）

補足：型と可変性の関係

Rustでは「この型は可変・不変」というわけではなく、let に mut を付けるかどうかで可変性が決まります。

let mut s = String::from("hello");
s.push_str(" world"); // OK

let s = String::from("hello");
s.push_str(" world"); // エラー: 可変じゃない

一方、&str は通常 & を使った不変参照として渡されるため、中身を変更することはできません。

let s = "hello";       // これは `&'static str`
s.push_str(" world");  // ❌ エラー：push_str はできない

そのため、「&str は不変」「String は可変」と表現されることもありますが、厳密には「参照か所有か」「mutがあるか」が本質です。

おわりに

Rustでは「所有権」や「借用」という概念が重要で、&strとStringはその代表例です。

どちらを使うかは用途によって変わりますが、基本は次のように覚えておけばOKです。

• 変更しない & 借用するなら &str
• 所有して操作したいなら String