如何在Rust中返回内部生成字符串的子串且避免额外内存分配？

我需要实现一个函数，返回内部生成的大字符串的一部分，且不会为返回的子串触发额外内存分配：

fn generate_full_string() -> String {"example: 123".to_owned()}
fn generate_partial_string() -> String {
    generate_full_string()[9..].to_owned()
}

上述generate_partial_string能实现预期行为，但调用to_owned()时会创建新的堆分配并拷贝子串数据。我期望复用generate_full_string中创建的内存分配，让返回的String指向原大字符串堆分配中的目标子串部分。请问这在安全Rust中是否可行？有没有其他API模式可以实现无需额外内存分配返回大字符串子串的需求？

安全Rust中直接复用原内存不可行 #

安全Rust里无法让返回的String直接指向原字符串的子串内存。原因在于String类型的设计：它拥有堆内存的完整所有权，要求管理的是一块独立、完整分配的内存区域。如果强行让String引用原内存的一部分，会导致原字符串的内存在generate_full_string返回后立即被销毁（无变量持有其所有权），子串会变成悬垂指针，触发未定义行为，违反Rust的内存安全规则。

无需额外分配的替代方案 #

1. 返回&str，绑定原字符串生命周期 #

让调用者持有原字符串的所有权，函数返回子串的引用，这样子串的生命周期与原字符串绑定，完全没有额外内存分配：

fn get_partial(s: &String) -> &str {
    &s[9..]
}

// 使用示例
let full_string = generate_full_string();
let partial_str = get_partial(&full_string);

只要full_string未被销毁，partial_str就可以安全使用。

2. 使用Cow<'_, str>实现按需拷贝 #

如果你的场景需要灵活切换“引用子串”和“持有子串所有权”两种模式，可以用标准库的Cow（Clone On Write）类型。它默认以引用方式返回子串，只有当你调用into_owned()转换为String时才会触发拷贝：

use std::borrow::Cow;

fn get_partial_cow(s: &String) -> Cow<'_, str> {
    Cow::Borrowed(&s[9..])
}

// 使用示例
let full = generate_full_string();
let partial = get_partial_cow(&full);
// 无需拷贝直接使用引用
println!("{}", partial);
// 需要所有权时才触发拷贝
let partial_owned: String = partial.into_owned();

3. 自定义结构体持有原字符串与子串索引 #

创建结构体存储原字符串的所有权，以及子串的起始/结束索引，每次需要子串时通过索引生成引用。这种方式完全安全，且复用原内存：

struct PartialString {
    full: String,
    start: usize,
    end: usize,
}

impl PartialString {
    fn new() -> Self {
        let full = generate_full_string();
        let start = 9;
        let end = full.len();
        PartialString { full, start, end }
    }

    // 提供方法获取子串引用
    fn get(&self) -> &str {
        &self.full[self.start..self.end]
    }
}

// 使用示例
let partial_container = PartialString::new();
println!("{}", partial_container.get());

结构体持有原字符串的所有权，保证其内存不会被提前释放，通过索引生成的子串引用始终有效。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者RBF06