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Rust에서 구조체(struct)와 튜플(tuple)을 조합해 복잡한 데이터 모델링을 하는 방법은, 각 자료구조의 장점을 살려 중첩(nesting)하거나, 서로 포함시켜 계층적인 구조를 만드는 것입니다. 이렇게 하면 의미 있는 필드(구조체)와 위치 기반 데이터(튜플)를 효과적으로 결합할 수 있습니다.

실제 프로젝트에서는 구조체로 주요 엔티티(예: 사용자, 상품, 센서 등)를 정의하고,
구조체의 일부 필드를 튜플로 선언해 위치, 좌표, 설정값 등 간단한 데이터를 묶어 표현하거나, 구조체로 선언해서 의미를 명확히 합니다.

1. 구조체 안에 튜플을 포함하는 예시

struct Employee {
    name: String,
    age: u32,
    // (연, 월, 일) 생년월일을 튜플로 표현
    birth_date: (u16, u8, u8),
}

fn main() {
    let emp = Employee {
        name: String::from("Kim"),
        age: 28,
        birth_date: (1997, 5, 14),
    };
    println!("{}의 생년월일: {}-{}-{}", emp.name, emp.birth_date.0, emp.birth_date.1, emp.birth_date.2);
}

• 구조체는 필드의 의미를 명확히하고, 튜플은 간단한 데이터 묶음에 적합합니다.
• Emplyee라는 구조체를 선언(정의)하면서 필드명과 형식을 지정하는데, birthdate는 생년월일의 연,월,일을 튜플 형식으로 지정한 것입니다.
• let 문을 이용해서 Employee의 instance를 생성하고, 여기서는 emp, 출력할 때는 emp를 이용해서 emp.필드명 식으로 하면 되는데, 튜플 타입은 emp.필드명 다음에 튜플이므로 index를 붙여서 emp.birth_date.0, .1, .2식으로 표현합니다.
• 출력값은 Kim의 생년월일: 1997-5-14입니다. 두 자릿수로 출력하려면 {:02}로 수정하면 됩니다. 두 자릿수로 출력하는데, 부족하면 0으로 채우라는 의미입니다.

2. 튜플 안에 구조체를 포함하는 예시

struct Product {
    id: u32,
    name: String,
}

fn main() {
    // (상품, 수량) 형태로 장바구니 항목 표현
    let cart_item: (Product, u32) = (
        Product { id: 1, name: String::from("Book") },
        3,
    );
    println!("{}: {}개", cart_item.0.name, cart_item.1);
}

• 튜플로 여러 정보를 임시로 묶되, 각 요소가 구조체라면 의미를 명확히 할 수 있습니다.
• cart_item을 튜플 형식으로 지정해서 Product와 수량을 받는데, Product를 구조체와 연결해서 id와 name으로 의미를 명확히하는 것입니다.
• 튜플 속에 구조체가 들어있으므로 출력할 때 cart_item 다음에 인덱스를 적고, 구조체의 필드명을 적어서 표시합니다. 예) cart_item.0.id, cart_item.0.name, cart_item.1
• 출력 결과는 ‘Book: 3개’입니다.

3. 중첩 구조체와 튜플을 활용한 복합 모델

struct Address {
    city: String,
    zip: String,
}

// (위도, 경도) 위치 정보를 튜플로 표현
struct Store {
    name: String,
    address: Address,
    location: (f64, f64),
}

fn main() {
    let store = Store {
        name: "Rust Mart".to_string(),
        address: Address {
            city: "Seoul".to_string(),
            zip: "12345".to_string(),
        },
        location: (37.5665, 126.9780),
    };
    println!("{} ({}, {}) - 위치: ({}, {})",
        store.name, store.address.city, store.address.zip, store.location.0, store.location.1
    );
}

• Address 구조체를 정의한 다음 Address 구조체를 Store의 address 필드의 type으로 사용하고, Store의 location은 위도와 경도를 튜플 형식으로 정의했습니다.
• 따라서, Store 구조체의 인스턴스를 만들 때도 address를 Address 구조체로 입력하고, location은 위도와 경도를 튜플 형식으로 입력했습니다.
• 그리고, 출력할 때는 인스턴스명.필드명인데, address는 구조체이므로 다시 한번 더 필드명을 적어주었고, tuple 타입은 필드명 다음에 인덱스를 추가했습니다.
• 출력 결과는 ‘Rust Mart (Seoul, 12345) – 위치: (37.5665, 126.978)’입니다.

4. 튜플 구조체와 일반 구조체 조합

struct Point(i32, i32, i32);

struct Sensor {
    id: u32,
    position: Point,
}

fn main() {
    let sensor = Sensor { id: 101, position: Point(10, 20, 30) };
    println!("센서 {} 위치: ({}, {}, {})", sensor.id, sensor.position.0, sensor.position.1, sensor.position.2);
}

• 이번에는 튜플 구조체를 정의한 다음, 일반 구조체의 타입으로 사용한 예입니다.
• 일반 구조체의 타입이 튜플이냐 아니냐만 다를 뿐 표현하는 방식은 위와 동일합니다.

이처럼 구조체와 튜플을 조합하면 복잡한 데이터도 명확하고 효율적으로 모델링할 수 있습니다.

• 구조체는 필드의 의미와 계층 구조를,
• 튜플은 간단한 값 묶음이나 위치 기반 데이터를 담당하게 하여,
• 코드의 가독성과 확장성을 모두 높일 수 있습니다

5. 튜플 구조체로 타입 구분

struct Point(i32, i32, i32);
struct Color(i32, i32, i32);

fn draw_sphere(center: Point, color: Color) {
    // center와 color가 같은 (i32, i32, i32) 구조지만, 타입이 달라 혼동 방지
  // This function would contain logic to draw a sphere at the given center
  // with the specified color.

  println!("Drawing sphere at center: ({}, {}, {}) with color: ({}, {}, {})",
      center.0, center.1, center.2,
      color.0, color.1, color.2);
}

fn main() {
    let center = Point(0, 0, 0);
    let color = Color(255, 0, 0); // Red color

    draw_sphere(center, color);
}

• 위와 같이 구조체를 튜플 형식으로 지정하면 draw_sphere 함수에서 입력 타입이 구조체 형식과 맞는지 체크하는데,
• 아래와 같이 함수의 인수를 튜플 형식으로 지정하면 둘 다 튜플 형식이기 때문에 center 자리에 Point 구조체 타입이 아닌 color 튜플을 넣어도 맞는 타입인지 체크를 못합니다.
• 튜플 구조체(예: struct Point(i32, i32, i32);)를사용하면,
  동일한 데이터 구조라도 타입별로 구분할 수 있어 실수 방지 및 타입 안전성을 높입니다.

fn draw_sphere(center: (i32, i32, i32), color: (i32, i32, i32)) {
    ...
}

fn main() {
     let center = (0, 0, 0);
     let color = (255, 0, 0); // Red color

     draw_sphere(color,center);
}

6. 함수 반환값 및 임시 데이터

함수에서 여러 값을 반환할 때 튜플을 사용하고,
이 반환값을 구조체의 필드로 저장하거나, 여러 구조체 인스턴스를 튜플로 묶어 일시적으로 처리할 수 있습니다.

fn min_max(numbers: &[i32]) -> (i32, i32) {
    let min = *numbers.iter().min().unwrap();
    let max = *numbers.iter().max().unwrap();
    (min, max)
}

struct Stats { 
    min: i32, 
    max: i32, 
}

fn main() {
    let numbers = [3, 7, 2, 9, 4];
    let (min, max) = min_max(&numbers);    

    let stats = Stats { min, max };
    println!("최솟값: {}, 최댓값: {}", stats.min, stats.max);
}

• let (min, max) = min_max(&numbers);
  => numbers 배열을 참조로 가져와서 min_max 함수를 처리한 다음 결괏값을 min, max 튜플에 넣고,
  
• let stats = Stats { min, max };
  => min과 max를 Stats 구조체에 넣어 stats 인스턴스(또는 변수)를 만듭니다.
  min: min, max: max라고 쓰는 것이 정석이지만 필드명과 변수명이 같기 때문에 필드명만 적으면 됩니다.
  
• 그리고, 인스턴스의 min과 max를 출력하는 것입니다.

7. 설정값, 좌표, 범위 등 불변 데이터 관리

고정된 설정값이나 좌표와 같이, 변경되지 않는 데이터는 튜플로 관리하고,
이 값을 구조체의 일부로 포함시켜 사용합니다.

struct DbConfig { 
    host: String, 
    port: u16, 
    credentials: (String, String), // (username, password) 
}

fn main() {
    let db_config = DbConfig { 
        host: String::from("localhost"), 
        port: 5432, 
        credentials: (String::from("user"), String::from("password")), 
    };

    println!("DB 호스트: {}", db_config.host);
    println!("DB 포트: {}", db_config.port);
    println!("DB 사용자명: {}", db_config.credentials.0);
    println!("DB 비밀번호: {}", db_config.credentials.1);
}

8. 튜플과 달리 Struct는 메서드와 함께 활용

구조체에 메서드를 구현하여 데이터와 동작을 결합할 수 있습니다.
예를 들어, 2차원 평면상의 점(Point)에 대해 특정 축 위에 있는지 판별하는 메서드를 추가할 수 있습니다.

struct Point(f32, f32);

impl Point {
    fn on_x_axis(&self) -> bool {
        self.0 == 0.0
    }
    fn on_y_axis(&self) -> bool {
        self.1 == 0.0
    }
}

fn main() {
    let point = Point(0.0, 0.0);
    if point.on_x_axis() && point.on_y_axis() {
        println!("원점에 있습니다.");
    }
}

• 구조체에 메서드를 추가해 객체 지향적으로 사용할 수 있습니다.
• 구조체의 메서드를 만들려면 impl 구조체라고 명명하고, 그 안에서 함수(fn, 메소드)를 작성하는데, 첫번째 인수는 &self, 구조체 자체입니다.
• fn on_x_axis(&self) -> bool은 구조체를 인수로 받아 bool 형식인 True, False를 반환합니다.
• self.0 == 0.0
  => 세미콜론으로 끝나지 않으므로 반환값인 표현식으로 첫번째 튜플 값이 0.0인지 비교해서 같다면 True를 반환하고, 아니면 False를 반환하는 것입니다.
• self.1 == 0.0는 튜플의 두번째 값이 0.0인지 비교하는 것입니다.
• 출력값은 튜플의 값이 모두 0.0이므로 ‘원점에 있습니다.’입니다.

9. 요약

• 튜플: 간단한 값 묶음, 여러 값 반환, 임시 데이터에 적합
• 구조체: 명확한 의미의 데이터 구조, 필드 이름, 가독성·유지보수성 강조
• 튜플 구조체: 같은 구조이지만 다른 의미의 타입 구분으로 타입 안전성을 강화