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@kerupani129

[Rust] 文字列スライス str から文字列 String への変換とその仕組み

Posted at

本記事では文字列スライス str から文字列 String に変換する方法とその仕組みについてまとめます。

文字列 String から文字列スライス str への変換については別記事にしました。

参考「[Rust] 文字列 String から文字列スライス str へ変換される仕組み - Qiita」

0. まとめ

基本的な型変換
let ss: &str = "str";

let s = ss.to_string();
// or
let s = String::from(ss);
// or
let s: String = ss.into();
// or
let s = ss.to_owned();
  • String::from は str::to_owned を呼ぶ
  • str::into は String::from を呼ぶ
  • str::to_string は String::from を呼ぶ
文字列操作が目的の変換
let ss: &str = "str";

// 文字列置換を伴う型変換
let s_replaced = ss.replace("str", "String");
// or
let s_replaced = ss.replacen("str", "String", 1);

// 繰り返しを伴う型変換
let s_repeated = ss.repeat(3);

// 大文字・小文字変換を伴う型変換
let s_ascii_lowercase = ss.to_ascii_lowercase();
// or
let s_ascii_uppercase = ss.to_ascii_uppercase();
// or
let s_uppercase = ss.to_uppercase();
// or
let s_lowercase = ss.to_lowercase();

1. 文字列スライス str を文字列 String に変換する 16 つの方法

let ss: &str = "str";

let s: String = ss.to_string();
// or
let s: String = String::from(ss);
// or
let s: String = ss.into();
// or
let s: String = ss.to_owned();
// or
use std::convert::TryFrom;
let s: String = String::try_from(ss).unwrap();
// or
use std::convert::TryInto;
let s: String = ss.try_into().unwrap();
// or
use std::str::FromStr;
let s: String = String::from_str(ss).unwrap();
// or
let s: String = ss.parse().unwrap();
// or
let s: String = String::from_utf8(ss.as_bytes().to_owned()).unwrap();

// 文字列置換を伴う型変換
let s_replaced: String = ss.replace("str", "String");
// or
let s_replaced: String = ss.replacen("str", "String", 1);

// 繰り返しを伴う型変換
let s_repeated: String = ss.repeat(3);

// 大文字・小文字変換を伴う型変換
let s_ascii_lowercase: String = ss.to_ascii_lowercase();
// or
let s_ascii_uppercase: String = ss.to_ascii_uppercase();
// or
let s_uppercase: String = ss.to_uppercase();
// or
let s_lowercase: String = ss.to_lowercase();

※説明のために変数全てで型指定をしていますが、型指定を省略できるものもあります。

1.1. UTF-8 バイト列から文字列 String に変換

str 型から変換する前に、まずは UTF-8 バイト列からの変換を確認します。

※ to_owned メソッドについては後述。

let ss: &str = "str";

let bytes: &[u8] = ss.as_bytes();

let bytes_owned: Vec<u8> = bytes.to_owned(); // &[u8] -> Vec<u8>

let s: String = String::from_utf8(bytes_owned).unwrap(); // Vec<u8> -> String

参考「from_utf8 - String in std::string - Rust」

1.2. to_owned メソッドで借用データを異なる型で複製し所有する

Rust における to_owned は clone (クローン、複製する) を一般化した概念で、clone では &Self 型から Self 型の複製を生成するのに対し、to_owned は &Self 型から Self::Owned 型の複製を生成します。

借用したデータをそのまま所有することはできないので、複製して所有します。

参考「ToOwned in std::borrow - Rust」

let ss: &str = "str";

let s: String = ss.to_owned();

str 型における ToOwned トレイトの実装は以下のようになっています。

to_owned メソッドの定義
impl ToOwned for str {
    type Owned = String;
    #[inline]
    fn to_owned(&self) -> String {
        unsafe { String::from_utf8_unchecked(self.as_bytes().to_owned()) }
    }
    // ...
}

参考「ToOwned - str - Rust」

from_utf8_unchecked 関数は from_utf8 関数の安全でない版で、正しい UTF-8 バイト列かどうかを確認せずに文字列 String に変換します。

参考「from_utf8_unchecked - String in std::string - Rust」

&[u8] から Vec<u8> に型変換し所有するところでも to_owned メソッドを使用します。

1.3. String::from メソッドは str::to_owned メソッドを呼ぶ

let ss: &str = "str";

let s: String = String::from(ss);

String 型は From トレイトを実装し、本記事で使用している String::from メソッドの定義は以下の通りです。

from メソッドの定義
impl From<&str> for String {
    // ...
    #[inline]
    fn from(s: &str) -> String {
        s.to_owned()
    }
}

参考「From<&'_ str> - String in std::string - Rust」

1.4. String::from メソッドを呼ぶメソッド

let ss: &str = "str";

let s: String = ss.into();
// or
let s: String = ss.to_string();

From トレイトを実装する型があるとき、その逆の特性である Into トレイトが自動で実装されます。
これにより、from と into で逆の変換ができます。

Into トレイトのブランケット実装
impl<T, U> Into<U> for T
where
    U: From<T>,
{
    fn into(self) -> U {
        U::from(self)
    }
}

&str 型は Into トレイトをブランケット実装します。

into メソッドの定義 (※理論上のソースコード)
impl Into<String> for &str {
    fn into(self) -> String {
        String::from(self)
    }
}

参考「Into<U> - Into in std::convert - Rust」

str 型の to_string メソッドでは String::from メソッドを呼びます。

to_string メソッドの定義
impl ToString for str {
    #[inline]
    fn to_string(&self) -> String {
        String::from(self)
    }
}

参考「ToString - str - Rust」

1.5. try_from メソッドと try_into メソッド

from / into で型変換ができるということは、失敗する可能性のある型変換 try_from / try_into で型変換を試みて必ず成功するという特性を持つと考えられます。

let ss: &str = "str";

use std::convert::TryFrom;
let s: String = String::try_from(ss).unwrap();
// or
use std::convert::TryInto;
let s: String = ss.try_into().unwrap();

実際に、TryFrom トレイトと TryInto トレイトは以下のようにブランケット実装されます。

TryFrom トレイトのブランケット実装
impl<T, U> TryFrom<U> for T
where
    U: Into<T>,
{
    type Error = Infallible;

    fn try_from(value: U) -> Result<Self, Self::Error> {
        Ok(U::into(value))
    }
}
try_from メソッドの定義 (※理論上のソースコード)
impl TryFrom<&str> for String {
    type Error = Infallible;

    fn try_from(value: &str) -> Result<Self, Self::Error> {
        Ok(<&str>::into(value))
    }
}

参考「TryFrom<U> - String in std::string - Rust」

TryInto トレイトのブランケット実装
impl<T, U> TryInto<U> for T
where
    U: TryFrom<T>,
{
    type Error = U::Error;

    fn try_into(self) -> Result<U, U::Error> {
        U::try_from(self)
    }
}
try_into メソッドの定義 (※理論上のソースコード)
impl TryInto<String> for &str {
    type Error = String::Error;

    fn try_into(self) -> Result<String, String::Error> {
        String::try_from(self)
    }
}

参考「TryInto in std::convert - Rust」

1.6. from_str メソッドと parse メソッド

from_str / parse は文字列スライス str との変換に特化した from / into のような機能です。

let ss: &str = "str";

use std::str::FromStr;
let s: String = String::from_str(ss).unwrap();
// or
let s: String = ss.parse().unwrap();

String 型は FromStr トレイトを実装します。

impl FromStr for String {
    type Err = core::convert::Infallible;
    #[inline]
    fn from_str(s: &str) -> Result<String, Self::Err> {
        Ok(String::from(s))
    }
}

参考「FromStr - String in std::string - Rust」

str::parse メソッドは文字列 str 型から FromStr トレイトを実装する型に変換します。

impl str {
    // ...
    pub fn parse<F: FromStr>(&self) -> Result<F, F::Err> {
        FromStr::from_str(self)
    }
    // ...
}

参考「parse - str - Rust」

1.7. 文字列操作が目的の変換

Rust における文字列操作は String 型同士でも行えますが、文字列スライス str から直接文字列操作をするメソッドがあります。

let ss: &str = "str";

// 文字列置換を伴う型変換
let s_replaced: String = ss.replace("str", "String");
// or
let s_replaced: String = ss.replacen("str", "String", 1);

// 繰り返しを伴う型変換
let s_repeated: String = ss.repeat(3);

// 大文字・小文字変換を伴う型変換
let s_ascii_lowercase: String = ss.to_ascii_lowercase();
// or
let s_ascii_uppercase: String = ss.to_ascii_uppercase();
// or
let s_uppercase: String = ss.to_uppercase();
// or
let s_lowercase: String = ss.to_lowercase();

参考「str - Rust」

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