A.1 标量、元组与单元类型

本文集中梳理主线最常出现的几类内置基础类型。它们有一个共同特征：编译期大小全部已知，直接存放在栈上，且编译期类型实体全部实现了 Copy（赋值与传参时直接按位复制，原变量不会失效）。

一、标量类型：整数、`usize`、浮点、布尔与 `char`

先运行下面这段短程序，实测几个核心标量在栈上占用的字节数：

源文件：scalars.rs

use std::mem::size_of;

fn main() {
    let count: usize = 3;
    let flag: bool = true;
    let letter: char = '中';
    println!("{count} {flag} {letter}");
    println!(
        "i32={} char={} bool={}",
        size_of::<i32>(),
        size_of::<char>(),
        size_of::<bool>()
    );
}

程序输出：

3 true 中
i32=4 char=4 bool=1

1. 整数家族与为什么索引一律用 `usize`

Rust 的整数按「有符号（i 开头，可表示正负数）」与「无符号（u 开头，仅表示非负数）」以及位宽精确命名：

位宽（占字节数）	有符号整数	无符号整数	说明
8 位（1 字节）	`i8`	`u8`	`u8` 常用于表示原始字节数据（如网络包、UTF-8 字节流）
16 位（2 字节）	`i16`	`u16`	固定宽度短整数
32 位（4 字节）	`i32`	`u32`	未写类型标注时，整数字面量默认推断为 `i32`
64 位（8 字节）	`i64`	`u64`	固定宽度长整数
128 位（16 字节）	`i128`	`u128`	超大整数计算
随平台字长	`isize`	`usize`	在 64 位机器上固定占 8 字节（在 32 位机器上占 4 字节）

为什么 Rust 的数组长度、集合容量和下标索引（arr[i]）强制要求使用 usize，而不能直接用 i32？

因为索引和长度在底层对应内存地址的偏移量，既不能是负数，也必须能覆盖当前机器的整个内存寻址空间。在 64 位机器上，usize 固定为 8 字节无符号整数，刚好与一个内存地址（机器字）等宽。Rust 不允许不同位宽的整数隐式混用，如需转换须显式写 x as usize。

（注：整数字面量可用下划线辅助阅读，如 1_000_000；也支持直接在字面量末尾写类型后缀，如 42u8、3usize。）

2. 浮点数与布尔值

浮点数：只有 f32（4 字节单精度）和 f64（8 字节双精度，浮点字面量默认推断为 f64）。
布尔值（bool）：只有 true 和 false 两个值，在内存中固定占 1 个字节。Rust 的 if 条件位置只接受 bool，不会像 C 或 Python 那样把整数 0 或空指针自动当成 false。

3. 字符类型 `char`：为什么占 4 个字节？

在 C 语言中，char 只占 1 个字节（ASCII）；在 Java 中，char 占 2 个字节（UTF-16 代码单元）。

而在 Rust 中，单引号写出的字符字面量（如 'a'、'中'、'🦀'）类型为 char，在栈上固定占 4 个字节。因为它代表的是一个完整的 Unicode 标量值（Unicode Scalar Value），能直接装下世界上任何语言的文字或 Emoji。

（注意区分单引号与双引号：单引号 'a' 是占 4 字节的单个字符 char；双引号 "a" 则是 UTF-8 编码的字符串字面量，在第 4 章字符串一节中会详细拆解。）

二、元组（Tuple）与单元类型 `()`（Unit Type）

当你想把几个不同类型的值临时打包在一起（比如让函数一次返回两个值），又不想专门定义一个结构体时，可以使用元组。

源文件：tuples-and-unit.rs

use std::mem::size_of;

fn log_message(msg: &str) {
    println!("{msg}");
}

fn main() {
    let pair: (i32, bool) = (42, true);
    let (num, ok) = pair;
    let first = pair.0;
    let result: () = log_message("ready");
    println!("{num} {ok} {first} {:?} size_of_()={}", result, size_of::<()>());
}

程序输出：

42 true 42 () size_of_()=0

1. 元组的创建、解构与按下标访问

类型与长度编译期固定：let pair: (i32, bool) = (42, true); 把一个 4 字节整数和一个 1 字节布尔值打包成一个复合类型。一旦声明，元组的长度和每个位置上的类型都固定不变。
两种取出元素的方式：
1. 模式解构：let (num, ok) = pair; 一次性把里面的元素分别绑定到两个新变量上；
2. 点号加数字下标：pair.0 取出第一个元素（42），pair.1 取出第二个元素（true）。
复制与移动规则：当元组里的每一个元素类型都实现了 Copy（如 (i32, bool)）时，整个元组也自动实现 Copy；只要其中包含未实现 Copy 的元素（如 (String, i32)），整个元组赋值时就会触发移动（Move）。

2. 特殊的空元组：单元类型 `()`

如果一个元组里一个元素都不装，写出来就是一对空括号 ()。它在 Rust 里有一个专门的名字，叫作单元类型（Unit Type），它唯一的值也写作 ()。

看清 () 的两个关键事实，能帮你读懂大量编译器报错：

用来取代其他语言里的 void：在 C 或 Java 中，不返回任何有意义结果的函数标为 void（不是一个真正的类型）。而 Rust 没有 void——像上面的 fn log_message(msg: &str) 这样没有写 -> ReturnType 的函数，实际上全部默认返回单元类型 -> ()。
在内存中占 0 个字节（零大小类型 ZST）：正如上面代码中 size_of::<()>() 实测为 0，单元类型纯粹是编译期类型实体层面的标记。到了运行时，它不占用哪怕 1 个字节的栈空间，也不会生成任何搬运数据的机器指令。

当你看到编译器报错提示 expected i32, found () 时，意思是「编译器预期这里产出一个 i32 整数，但你的代码实际交出的是空值 ()」——这通常是因为你在函数最后一行不小心多加了一个分号。下一节马上拆解这个分号规则。

A.1 标量、元组与单元类型

一、标量类型：整数、usize、浮点、布尔与 char

1. 整数家族与为什么索引一律用 usize