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Rustの文字列型まとめ

2024/03/07に公開
Rust
#
string
#
文字列
#
type
#
データ型
tech

はじめに

Rustは標準ライブラリだけでも多くの文字列型があり、他のプログラミング言語と比べて複雑になっていると思うので、自分なりにまとめてみました。

Rustの文字列型

Rustの文字列型は以下の3種類があります:

  1. UTF-8文字列型
  2. プラットフォーム固有の文字列型
  3. ヌル終端文字列型（C文字列型）

更にそれぞれの型は伸長や変更ができる所有権のある型と、サイズが固定で変更ができないスライス型に分かれています。
後者は通常は参照型として扱います。

UTF-8文字列型

UTF-8文字列型はUTF-8でエンコードされた文字列を表し、安全なRustでは常に有効なUTF-8のバイト列であることが保証されています。
UTF-8文字列型には所有権のあるStringと参照型として扱うstrがあります。
この記事で登場する型の中でstrだけがプリミティブ型で、それ以外の文字列型は全てcore、alloc、stdなどの標準ライブラリで定義されている型です。

リテラル

文字列をダブルクォート（"）で囲むと文字列リテラルになります[1]:

let s: &'static str = "Hello, world!";

1文字のときはシングルクォート（'）で囲むと文字リテラルになり、ダブルクォート（"）で囲むと文字列リテラルになります:

let c: char = '🦀';
let s: &'static str = "🦀";

文字列がASCII文字だけで構成されているときは接頭辞bを付けるとバイト文字列リテラルになり、u8の配列への参照になります:

let b: &'static [u8; 13] = b"Hello, world!";

文字列操作

Stringは文字列の伸長や変更ができます:

let mut s = String::from("Hello, ");
s.push_str("world!");
assert_eq!(s, "Hello, world!");

プラットフォーム固有の文字列型

プラットフォーム固有の文字列型はOS固有の文字列を表します。
ファイル名や外部コマンドの出力のようなOSが扱うUTF-8であることが保証されていない文字列を扱うときに使用します。
プラットフォーム固有の文字列型には所有権のあるOsStringと参照型として扱うOsStrがあります。

これらの型はUTF-8文字列型に変換できますが、UTF-8文字列として不正なバイト列なときは変換は失敗します:

let s = OsStr::from_bytes(&[0x00, 0x9f, 0x92, 0x96]);
assert!(s.to_str().is_none());

パス文字列型

パス文字列型はパスを抽象的に操作するための型で、プラットフォーム固有の文字列型のラッパーです。
パス文字列型には所有権のあるPathBufと参照型として扱うPathがあります。

例

let path = Path::new("/path/to/rust");
let mut path_buf = PathBuf::from("/path/to");
path_buf.push("rust");
assert_eq!(path, path_buf);

assert!(path.has_root());

ヌル終端文字列型

ヌル終端文字列型はC言語の文字列と互換性があるヌル文字（\0）で終了する文字列を表し、安全なRustでは文字列の途中にヌル文字が含まれず、ヌル文字で終了することが保証されています。
エンコーディングがUTF-8であることは保証されていません。
ヌル終端文字列型には所有権のあるCStringと参照型として扱うCStrがあります。

リテラル

Rust 1.77以降で接頭辞cを付けるとC文字列リテラルになります:

let s: &'static CStr = c"Hello, world!";

例

let s = CStr::from_bytes_with_nul(b"Hello, world!\0").unwrap();
assert_eq!(s.to_str().unwrap(), "Hello, world!");

まとめ

  1. RustにはUTF-8文字列型、プラットフォーム固有の文字列型、ヌル終端文字列型の3種類の文字列型がある。
  2. それぞれの文字列型は更に所有権のある型と参照型に分かれている。
  3. 文字列リテラルは常にシングルクォート（'）ではなくダブルクォート（"）で囲む。

使い分け

一覧表

型名 所有権 可変？ 例
String あり Yes String::from("Hello, world!")
&str なし No "Hello, world!"
OsString あり Yes OsString::from("Hello, world!")
&OsStr なし No OsStr::new("Hello, world!")
PathBuf あり Yes PathBuf::from("/path/to/rust")
&Path なし No Path::new("/path/to/rust")
CString あり Yes CString::new("Hello, world!")
&CStr なし No c"Hello, world!"

終わりに

Rustの文字列型についてまとめてみました。
基本的には&strとStringを使って、必要になったときだけそれ以外の文字列型を使うようにするのが良さそうです。
ここまでお読みいただきありがとうございました。

脚注

  1. 文字列リテラルを表すのにシングルクォート（'）を使うことはできません。 ↩︎

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