4. 元组与数组

任务说明

本案例要求使用 Rust 创建元组（tuple）和数组（array），演示元素的访问方式，并验证两者在长度上的固定性——即元组和数组一旦创建，其长度不可改变。我们将通过一个完整的可运行程序来展示这些特性。

代码实现

fn main() {
    // ---------- 元组部分 ----------
    // 创建一个包含不同类型元素的元组
    let person: (&str, u32, f64) = ("Alice", 30, 1.68);

    // 通过索引访问元组元素（从0开始）
    let name = person.0;
    let age = person.1;
    let height = person.2;

    println!("=== 元组演示 ===");
    println!("姓名: {}, 年龄: {}, 身高: {:.2}m", name, age, height);

    // 元组解构（destructuring）
    let (name2, age2, _height2) = person;
    println!("解构获取: {} 今年 {} 岁", name2, age2);

    // ---------- 数组部分 ----------
    // 创建数组的两种方式
    let numbers: [i32; 5] = [10, 20, 30, 40, 50]; // 显式声明类型和长度
    let repeated = [7; 3]; // 包含3个7的数组

    println!("\n=== 数组演示 ===");
    println!("numbers 数组: {:?}", numbers);
    println!("repeated 数组: {:?}", repeated);

    // 通过索引访问数组元素
    let first = numbers[0];
    let third = numbers[2];
    println!("numbers[0] = {}, numbers[2] = {}", first, third);

    // 使用 .len() 获取长度
    println!("numbers 长度: {}, repeated 长度: {}", numbers.len(), repeated.len());

    // ---------- 长度固定性演示 ----------
    println!("\n=== 长度固定性验证 ===");
    println!("元组 person 的长度固定为 3（编译期确定）");
    println!("数组 numbers 的长度固定为 5，repeated 的长度固定为 3");

    // 尝试修改数组元素（允许修改值，但长度不变）
    let mut mutable_array = [1, 2, 3];
    mutable_array[0] = 100;
    println!("修改后 mutable_array: {:?}（长度仍为 3）", mutable_array);

    // 编译期验证：以下代码若取消注释将无法通过编译
    // let _invalid = person.3;        // 错误：元组索引越界
    // numbers.push(60);               // 错误：数组没有 push 方法
    // numbers[5] = 60;                // 错误：索引越界（运行时panic）

    println!("\n所有演示完成。元组和数组的长度在创建后不可改变。");
}

关键特性说明

• 元组访问：使用 变量名.索引 语法（如 person.0），索引从 0 开始，编译期检查越界。
• 数组访问：使用 变量名[索引] 语法，索引从 0 开始，运行时检查越界（越界会导致 panic）。
• 长度固定性：元组的长度由元素个数在编译期确定；数组的长度是其类型的一部分（如 [i32; 5]），无法动态增减。
• 可变性：数组元素的值可以修改（需声明 mut），但长度永远不变；元组元素默认不可变，即使声明 mut 也只能修改元素值，不能增删元素。

编译与运行

# 将上述代码保存为 main.rs，然后执行：
rustc main.rs
./main   # Windows 下为 main.exe

验证方法与判定标准

运行程序后，观察输出：

• 元组部分应正确打印 姓名: Alice, 年龄: 30, 身高: 1.68m，解构输出 Alice 今年 30 岁。
• 数组部分应打印 numbers 数组: [10, 20, 30, 40, 50] 和 repeated 数组: [7, 7, 7]，索引访问输出 numbers[0] = 10, numbers[2] = 30，长度输出分别为 5 和 3。
• 长度固定性部分应打印修改后的 mutable_array: [100, 2, 3]，并显示长度仍为 3。

若取消注释代码中的三行“编译期验证”注释，程序将无法通过编译（前两行）或运行时 panic（第三行），这从反面证明了长度固定性。程序正常结束且无错误输出，即判定通过。