Ruby 字符串（String）

在 Ruby 中，字符串（String） 是一种表示文本的数据类型，广泛用于存储和操作字符序列。Ruby 的字符串功能强大且灵活，支持多种操作、插值和编码处理。以下是对 Ruby 字符串的中文讲解，涵盖创建、操作、方法等关键内容，力求简洁清晰。

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1. 创建字符串

字符串可以通过单引号 ' 或双引号 " 定义，也可以使用其他方式。

• 单引号：简单字符串，不支持插值和转义（除 \ 和 \'）。

  str = 'Hello, Ruby!'
  puts str  # 输出：Hello, Ruby!

• 双引号：支持插值（#{}）和更多转义字符（如 \n）。

  name = "Alice"
  str = "Hello, #{name}!\nWelcome"
  puts str
  # 输出：
  # Hello, Alice!
  # Welcome

• % 符号：替代引号，适合多行或特殊字符。

  str = %Q(Hello, "Ruby"!)  # 等价于双引号
  puts str  # 输出：Hello, "Ruby"!
  str2 = %q(Hello, Ruby!)   # 等价于单引号

• Here Document (HEREDOC)：多行字符串。

  str = <<~TEXT
    Hello,
    This is Ruby!
  TEXT
  puts str
  # 输出：
  # Hello,
  # This is Ruby!

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2. 字符串插值

双引号字符串支持 #{} 插值，允许嵌入表达式。

age = 25
str = "I am #{age} years old."
puts str  # 输出：I am 25 years old.

说明：单引号不支持插值，#{age} 会原样输出。

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3. 常见字符串方法

Ruby 提供丰富的字符串方法，以下是常用的：

• 长度：length 或 size 返回字符数。

  str = "Ruby"
  puts str.length  # 输出：4

• 大小写转换：

  str = "Hello"
  puts str.upcase   # 输出：HELLO
  puts str.downcase # 输出：hello
  puts str.capitalize  # 输出：Hello（首字母大写，其余小写）

• 修剪：strip 去除首尾空白，lstrip/rstrip 去除左/右空白。

  str = "  Ruby  "
  puts str.strip  # 输出：Ruby

• 分割与连接：

  str = "a,b,c"
  array = str.split(",")  # 输出：["a", "b", "c"]
  puts array.join("-")     # 输出：a-b-c

• 查找与替换：

  str = "Hello, Ruby!"
  puts str.include?("Ruby")  # 输出：true
  puts str.gsub("Ruby", "World")  # 输出：Hello, World!

• 索引与截取：

  str = "Hello"
  puts str[1]      # 输出：e
  puts str[1..3]   # 输出：ell
  puts str.slice(1, 3)  # 输出：ell

• 修改方法：方法名带 ! 会修改原字符串。

  str = "hello"
  str.upcase!  # 修改原字符串
  puts str     # 输出：HELLO

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4. 字符串编码

Ruby 支持多字节字符（如中文），默认编码为 UTF-8。

str = "你好，Ruby！"
puts str.length      # 输出：8（字符数）
puts str.bytesize    # 输出：14（字节数，中文占 3 字节/字符）
puts str.encoding    # 输出：UTF-8

• 强制编码：encode 转换编码。

  str = "Hello".encode("ASCII")

• 检查编码：valid_encoding? 检查字符串是否有效。

  str = "Hello".force_encoding("UTF-8")
  puts str.valid_encoding?  # 输出：true

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5. 字符串连接

• + 运算符：创建新字符串。

  str1 = "Hello, "
  str2 = "Ruby!"
  puts str1 + str2  # 输出：Hello, Ruby!

• << 运算符：追加到原字符串，修改原对象。

  str = "Hello"
  str << ", Ruby!"
  puts str  # 输出：Hello, Ruby!

• concat：类似 <<，可追加多个字符串。

  str = "Hello"
  str.concat(", ", "Ruby!")
  puts str  # 输出：Hello, Ruby!

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6. 正则表达式与字符串

字符串支持正则表达式操作（如匹配、替换）。

str = "Hello, Ruby!"
puts str.match(/Ruby/)  # 输出：#<MatchData "Ruby">
puts str.gsub(/\w+/, '*')  # 输出：*, *!

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7. 冻结字符串

Ruby 的字符串默认可变，可用 freeze 使其不可变，节省内存。

str = "Hello".freeze
# str << "!"  # 错误：Cannot modify frozen String

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8. 字符串与符号

字符串和符号（Symbol）不同：

• 字符串是可变对象，每次创建新实例。
• 符号是不可变对象，内存中唯一。

str = "hello"
sym = :hello
puts str == sym.to_s  # 输出：true
puts str.object_id    # 每次不同
puts sym.object_id    # 始终相同

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9. 注意事项

• 性能：大量字符串操作时，优先用 << 或 concat 避免创建新对象。
• 编码问题：处理多语言文本时，确保正确设置编码（如 UTF-8）。
• 单引号 vs 双引号：单引号性能略高，适合无插值场景。
• 方法后缀：
• !：修改原字符串（如 upcase!）。
• ?：返回布尔值（如 empty?）。
• 空字符串：

  str = ""
  puts str.empty?  # 输出：true

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10. 示例：综合应用

module StringUtils
  def reverse_words
    split.reverse.join(" ")
  end
end

class String
  include StringUtils
end

str = "Hello Ruby World"
puts str.reverse_words  # 输出：World Ruby Hello
puts str.upcase         # 输出：HELLO RUBY WORLD
puts str[6..9]          # 输出：Ruby

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总结

Ruby 的字符串功能丰富，支持插值、正则表达式、多字节编码等，方法多样且灵活。常用方法如 split、gsub、strip 等简化文本处理，而 freeze 和编码处理则优化性能和国际化支持。理解字符串的 mutable 特性和符号的区别，有助于编写高效代码。

如果你有具体问题或需要更详细的示例，请告诉我！