[Rust] &str と &&str で呼ばれる to_string メソッドが異なる

to_string メソッドではレシーバの自動参照外しが行われません (※後述) 。

少なくともバージョン 1.55.0 現在は、&str と &&str で異なる to_string が呼ばれます。
&str のときは String::from と同じ動作をしますが、&&str の場合は違う動作をします。

• self: &str のとき: <str as ToString>::to_string
• self: &&str のとき: <T as ToString>::to_string

※ self: &&&str 以降の参照も <T as ToString>::to_string

1. LLVM IR で確認

let foo: &&str = &"Foo";
println!("{}", case_1(foo));
println!("{}", case_2(foo));

#[inline(never)]
fn case_1(foo: &&str) -> String {
    <str as ToString>::to_string(*foo)
}

#[inline(never)]
fn case_2(foo: &&str) -> String {
    <&str as ToString>::to_string(foo)
}

cargo install cargo-asm

cargo llvm-ir test::main::case_1 | grep ToString
cargo llvm-ir test::main::case_2 | grep ToString

case_1 の LLVM IR

br i1 %2, label %bb20.i.i.i.i.i.i.i.i.i.i.i, label %"<str as alloc::string::ToString>::to_string.exit"
"<str as alloc::string::ToString>::to_string.exit"

case_2 の LLVM IR

br i1 %3, label %bb1.i.i, label %"<T as alloc::string::ToString>::to_string.exit"
"<T as alloc::string::ToString>::to_string.exit"

参考「GitHub - gnzlbg/cargo-asm: cargo subcommand showing the assembly or llvm-ir generated for Rust code」

2. ToString トレイトの実装

Display トレイトは参照に対して再帰的にブランケット実装され、さらに Display トレイトを実装する型に対して ToString トレイトがブランケット実装されます。

参考「[Rust] to_string メソッド等は呼び出し時に自動参照外しされない - Qiita」

2.1. &str の場合

バージョン 1.9.0 から、プリミティブ型 str が独自に ToString トレイトを実装し、String::from と同じ動作をするようになっています。

impl ToString for str {
    #[inline]
    fn to_string(&self) -> String {
        String::from(self)
    }
}

参考「ToString - str - Rust」(ブランケット実装でないトレイト実装の方)

2.2. &&str 等の場合

少なくともバージョン 1.55.0 現在は &&str 等に対しては独自の実装はされず、Display トレイトを実装する型がブランケット実装する ToString トレイトの to_string メソッドが呼ばれます。

Formatter を介して String のバッファに書き込まれます。

impl<T: fmt::Display + ?Sized> ToString for T {
    // ... 略
    #[inline]
    default fn to_string(&self) -> String {
        let mut buf = String::new();
        let mut formatter = core::fmt::Formatter::new(&mut buf);
        // Bypass format_args!() to avoid write_str with zero-length strs
        fmt::Display::fmt(self, &mut formatter)
            .expect("a Display implementation returned an error unexpectedly");
        buf
    }
}

参考「ToString - str - Rust」(ブランケット実装の方)

impl Display for str {
    fn fmt(&self, f: &mut Formatter<'_>) -> Result {
        f.pad(self)
    }
}

参考「Display - str - Rust」