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元组与数据结构

你将学到什么： Rust 元组与 C# ValueTuple 的区别、数组与切片、结构体与类、如何用 newtype 模式为领域建模提供零成本类型安全，以及解构语法。

难度： 🟢 初级

元组与解构

C# 从 C# 7 起提供了 ValueTuple。Rust 元组在概念上非常类似，但在语言中的集成程度更深。

Rust 元组 (Tuples)

#![allow(unused)]
fn main() {
// Rust 元组默认是不可变的，且不支持命名元素。
let point = (10, 20); // (i32, i32)
let (x, y) = point;    // 解构 (Destructuring)

// 通过索引访问
println!("x={}, y={}", point.0, point.1);

// 元组作为返回值
fn divide(a: i32, b: i32) -> (i32, i32) {
    (a / b, a % b)
}
}

元组结构体 (Newtypes)

当普通元组的语义不够清晰，或者你想要在编译期防止单位混用时，可以使用元组结构体：

#![allow(unused)]
fn main() {
struct Meters(f64);
struct Celsius(f64);

let d = Meters(100.0);
let t = Celsius(36.6);
// d == t; // ❌ 编译错误：类型不匹配！
}

Newtype 模式：零成本领域建模

通过 Newtype 模式，Rust 开发人员可以把业务规则直接编码进类型系统中。

C# 基准案例（运行时校验）

在 C# 中，我们通常对很多概念使用 string 或 int，并依赖运行时的“守卫逻辑”。

public void SendEmail(string email) {
    if (!email.Contains('@')) throw new ArgumentException("无效邮箱");
    // ...
}

Rust Newtype 方式（编译期证明）

在 Rust 中，类型本身就是合法性的证明。

#![allow(unused)]
fn main() {
pub struct Email(String);

impl Email {
    pub fn new(raw: &str) -> Result<Self, &'static str> {
        if raw.contains('@') {
            Ok(Email(raw.to_string()))
        } else {
            Err("无效邮箱格式")
        }
    }
}

// 任何接收 Email 类型的函数现在都获得了“该邮箱一定合法”的保证。
fn send_email(to: Email) { ... }
}

零成本 (Zero-cost)： Newtype 最终会被编译为与内部原始类型完全相同的机器码。

数组与切片

1. 数组 (Arrays)

固定大小，分配在栈上。

#![allow(unused)]
fn main() {
let numbers: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];
}

2. 切片 (Slices)

指向内存中一段连续序列的引用。切片就像是一个内存“视图”。

#![allow(unused)]
fn main() {
let slice: &[i32] = &numbers[1..4]; // 元素 1, 2, 3
}

3. 以切片作为参数

在概念上非常类似于 C# 的 ReadOnlySpan<T>。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn process(data: &[i32]) { ... }

// 这种写法同时支持数组和 Vec！
process(&array);
process(&vec);
}

结构体 vs 类

Rust 结构体示例

#![allow(unused)]
fn main() {
pub struct Person {
    pub name: String,
    age: u32, // 私有 (Private)
}

impl Person {
    pub fn new(name: String, age: u32) -> Self {
        Self { name, age }
    }
    
    pub fn get_info(&self) -> String {
        format!("{} 之龄：{}", self.name, self.age)
    }
}
}

核心洞见： C# 的对象总是包含引用和堆分配。Rust 的结构体则尽可能留在栈上，除非你显式使用 Box 等将其移动到堆上。