在 Rust 中，切片和引用有什么关系？

Question

我完全是Rust的新手（就是昨天才开始学习），正在阅读《Rust编程语言》。我在第4.2章（引用和借用）/第4.3章（切片类型）有一些困惑，因此我试图在继续学习之前巩固对引用的初步理解。我是一名经验丰富的程序员，主要背景是C++（我熟悉多种编程语言，但C++是我最熟悉的语言）。

请看下面的Rust代码：

let string_obj: String = String::from("My String");
let string_ref: &String = &string_obj;
let string_slice: &str = &string_obj[1..=5];

根据我的理解，从第一行开始，string_obj 是一个存储在栈上的类型为String 的对象，它包含三个字段：(1) 指向堆上分配的编码为 UTF-8 的文本"My String"的指针；(2) 值为9的长度字段；(3) 值 >= 9 的容量字段。这很简单明了。

从第二行开始，string_ref 是对存储在栈上的 String 对象的不可变引用，它包含一个字段 - 指向 string_obj 的指针。这让我相信（不考虑所有权规则、语义和其他尚未了解的引用问题），引用本质上是对其他对象的指针。同样也很简单。

正是第三行让我有些困惑。 根据文档， string_slice 似乎是一个存储在栈上的&str类型的对象，并且包含两个字段：1）指向与 string_obj 关联的文本“My String”中的“y Str”的指针。2）值为5的长度字段。

但至少从表面上看，&str 类型按定义是指向类型为 str 的对象的不可变引用。那么我的问题如下：

1. str 到底是什么，它在内存中是怎样表示的？
2. 一个引用类型的& amp; str - 我原以为它只是一个指针 - 如何包含两个字段（一个指针和一个长度）？
3. Rust 怎么知道在构造引用时要创建多少个字段？（因此程序员怎么知道呢？）

- ge97aa

Answer 1

切片是 Rust 中的原始类型，这意味着它们不一定遵循其他类型的语法规则。在这种情况下，str 和 &str 是特殊的，并且会受到一些魔法的影响。

类型 str 并不存在，因为您无法拥有其内容的切片。要求我们将此类型拼写为 "&str" 的原因是语法上的：& 提醒我们正在使用从其他地方借来的数据，并且需要指定生命周期，例如：

fn example<'a>(x: &String, y: &'a String) -> &'a str {
    &y[..]
}

这也是必要的，以便我们可以区分不可变借用的字符串切片（&str）和可变借用的字符串切片（&mut str）。 （尽管后者在其有用性方面受到一定限制，因此您不经常看到它们。）

请注意，相同的事情也适用于数组切片。 我们有像[u8; 16]这样的数组和像&[u8]这样的切片，但我们实际上并不直接与[u8]交互。 在这里，可变变体（&mut [u8]）比字符串切片更有用。

引用块：

究竟什么是str，它在内存中如何表示？

根据上述内容，str本质上并不存在。但是，&str的布局就像您所怀疑的那样——一个指针和一个长度。

(str 是切片引用的实际字符，是所谓的 dynamically-sized type。在一般情况下，&T 不能没有 T 存在。在这种情况下，有点反过来，因为 str 并不存在，没有 &str 切片。)

&str - 一个引用类型，我以为它只是一个指针 - 如何包含两个字段（指针和长度）？

作为原始类型，它是编译器处理的特殊情况。

Rust 在构造引用时如何知道一般情况下要创建什么 / 多少个字段？ （因此程序员如何知道？）

如果它是非切片引用，则它是指针或什么都不是（如果引用本身可以被优化掉）。

- cdhowie