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'''元组结构体'''（Tuple Struct）是[[Rust]]中一种特殊的结构体类型，它结合了[[元组]]和[[结构体]]的特性。与常规结构体不同，元组结构体的字段没有名称，只有类型，这使得它们在需要轻量级命名元组时非常有用。

== 基本概念 ==

元组结构体使用<code>struct</code>关键字定义，后跟结构体名称和用圆括号括起来的类型列表。其语法形式如下：

<syntaxhighlight lang="rust">
struct 结构体名(类型1, 类型2, ..., 类型N);
</syntaxhighlight>

元组结构体与普通结构体的主要区别在于：
* 普通结构体：字段有名称和类型（如<code>struct Point { x: i32, y: i32 }</code>）
* 元组结构体：字段只有类型（如<code>struct Point(i32, i32)</code>）

=== 单元结构体 ===
当元组结构体不包含任何字段时（即空元组），称为'''单元结构体'''（Unit Struct）：
<syntaxhighlight lang="rust">
struct Empty;
</syntaxhighlight>

== 创建和使用 ==

=== 实例化 ===
元组结构体的实例化方式与元组类似，但需要使用结构体名：

<syntaxhighlight lang="rust">
struct Color(u8, u8, u8);

let black = Color(0, 0, 0);
let white = Color(255, 255, 255);
</syntaxhighlight>

=== 访问字段 ===
通过索引（从0开始）访问元组结构体的字段：

<syntaxhighlight lang="rust">
let red = Color(255, 0, 0);
println!("Red component: {}", red.0);  // 输出: 255
</syntaxhighlight>

== 模式匹配 ==

元组结构体可以用于[[模式匹配]]：

<syntaxhighlight lang="rust">
match red {
    Color(r, 0, 0) => println!("Pure red with intensity {}", r),
    Color(0, g, 0) => println!("Pure green with intensity {}", g),
    Color(0, 0, b) => println!("Pure blue with intensity {}", b),
    _ => println!("Mixed color"),
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==

=== 1. 类型别名增强 ===
元组结构体可以为基本类型创建更有意义的别名，同时保持轻量级：

<syntaxhighlight lang="rust">
struct Celsius(f64);
struct Fahrenheit(f64);

fn display_temp(temp: Celsius) {
    println!("Temperature: {}°C", temp.0);
}

let boiling = Celsius(100.0);
display_temp(boiling);
</syntaxhighlight>

=== 2. 轻量级包装 ===
在不引入复杂结构的情况下包装多个值：

<syntaxhighlight lang="rust">
struct Coordinate(f64, f64);

impl Coordinate {
    fn distance(&self, other: &Coordinate) -> f64 {
        let dx = self.0 - other.0;
        let dy = self.1 - other.1;
        (dx*dx + dy*dy).sqrt()
    }
}

let paris = Coordinate(48.8566, 2.3522);
let london = Coordinate(51.5074, -0.1278);
println!("Distance: {:.2} km", paris.distance(&london));
</syntaxhighlight>

== 与相关类型的比较 ==

{| class="wikitable"
|-
! 特性 !! 普通结构体 !! 元组结构体 !! 元组
|-
| 字段命名 || 有 || 无 || 无
|-
| 类型名称 || 有 || 有 || 无
|-
| 内存布局 || 可能优化 || 与元组相同 || 顺序排列
|}

== 高级用法 ==

=== 解构赋值 ===
元组结构体支持解构：

<syntaxhighlight lang="rust">
let Color(r, g, b) = white;
println!("Components: {}, {}, {}", r, g, b);
</syntaxhighlight>

=== 与泛型结合 ===
<syntaxhighlight lang="rust">
struct Pair<T>(T, T);

impl<T> Pair<T> {
    fn new(a: T, b: T) -> Self {
        Pair(a, b)
    }
}

let int_pair = Pair::new(1, 2);
let str_pair = Pair::new("hello", "world");
</syntaxhighlight>

== 性能考虑 ==

元组结构体在内存中的布局与普通元组完全相同，具有以下特点：
* 字段按声明顺序存储
* 编译器可能进行字段重排优化（与普通结构体相同）
* 零成本抽象，运行时无额外开销

<mermaid>
classDiagram
    class TupleStruct {
        +field1: Type1
        +field2: Type2
        ...
    }
    note for TupleStruct "内存布局与元组相同\n字段通过索引访问"
</mermaid>

== 最佳实践 ==

1. '''命名有意义'''：虽然字段无名，但类型名应描述其用途
2. '''适度使用'''：当字段超过3-4个时，考虑使用普通结构体
3. '''类型安全'''：利用元组结构体创建不同的类型（如<code>Meters(f64)</code>和<code>Feet(f64)</code>）
4. '''实现trait'''：为常用操作实现适当的trait（如<code>Debug</code>, <code>Display</code>）

== 总结 ==

元组结构体是Rust中一种简洁而强大的工具，它：
* 提供比普通元组更强的类型安全性
* 比普通结构体更简洁的语法
* 保持与元组相同的性能特征
* 适用于需要轻量级命名元组的场景

通过合理使用元组结构体，可以在保持代码简洁的同时提高类型安全性和可读性。

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