簡便資料載體的tuple

有些程式語言，會提供名為tuple的資料型態，表面上，這看來像是list之類的結構，然而，會有一些list所沒有的限制，但有些開發者面對tuple時，會仍以list角度看待，導致難以理解其作用，因而list與tuple的差別，經常是程式語言討論區的FAQ。

Python的tuple

例如，在Python當中使用的tuple，許多開發者只將它看成是不可變動（immutable）的list，令其形同雞肋，或者僅將其用於需要不可變動的場合，像是作為不可變動的引數傳遞給函式，或者解釋一下因為不可變動，有時建立tuple會比list來得經濟。

有時，則會在示範Python中x, y = y, x可以交換變數值時，解釋一下tuple，因為y, x會建立tuple，x, y=這個指定，會對建立的tuple進行解構，因而構成了交換變數值的效果，由於可以對tuple解構，在函式需要傳回多個結果時，不少文件也談到可以使用tuple。

其實解構的另一面，代表著tuple有著固定結構，就Python而言，tuple可以表達的結構資訊，包含資料的欄位順序、長度，而不可變動代表一個tuple記錄了唯一的狀態，沒有變動為其他狀態的可能性，也就是不會有隱藏的狀態。

什麼樣的資料，會需要記錄欄位順序、長度且不可變動呢？

最簡單易懂的例子就是座標點，像是：(10,)代表一維座標，(20,30)代表著二維座標，若是笛卡兒座標系，20代表x座標，30代表y座標；若是極座標系，兩個欄位就分別代表半徑與角度；必要時，我們也可以使用更多的元素來表示更高維度，例如四元數。

也就是說，如果我們想要將資料欄位順序、長度組成，視為一種資料集合（例如笛卡兒座標系的點集合），此時，我們可以使用簡單的解構語法就能處理資料，若不想大費周章地定義一個型態時，就可以使用tuple。

TypeScript的tuple

在TypeScript中，也可以建立tuple，方式是宣告型態時，依序宣告各欄位的型態，也就是TypeScript的tuple除了順序、長度，型態也被明確揭露。

例如，let org:[number,number]=[0,0]建立了tuple，代表著座標原點，如果試圖將['a','b']指定給org，會引發編譯錯誤，這代表[number,number]，也構成了一種匿名形態。

回頭看看Python，雖然身為動態定型語言，然而其tuple也隱含著型態資訊，畢竟面對一個tuple，還是必須知道tuple的各欄位型態是什麼，不然後續處理就可能引發TypeError，也就是說，無論是Python或TypeScript，tuple將元素型態及順序構成了一種新型態，因為型態與順序固定了，同一型態的tuple，就能以可預期的模式解構其中的元素。

只不過，在TypeScript當中，為何我們不去使用{x:number,y:number}來標註org，而將特性名稱也納入結構考量呢？如果我們想要揭露的資料，其特性名稱也算是結構一部份的話，當然可以使用物件結構，而不是tuple。

就作用而言，這有點像在Python中進一步使用dataclass，而不只是tuple（或是named tuple之類），只不過就TypeScript而言，以物件結構來定義型態會失去欄位的順序資訊，從而在解構物件的語法上會麻煩一些，相較而言，由於Python 3.10有了match-case特性，dataclass的欄位順序也是結構的一部份，可便於進行模式比對（pattern match）。

嗯？TypeScript不是可以替tuple標示出名稱嗎？雖然這看來有點像是Python的namedtuple，但是，實際上，那只是為了增加可讀性，不能像Python的namedtuple直接透過特性名稱來取得值。

而且，我們還要留意，TypeScript的tuple是可變動的，例如方才的org，可以用org.push(1,1)增加元素，但這就怪了，畢竟型態是[number, number]，元素卻是[0,0,1,1]？若想避免這類問題，我們可以標註org為Readonly<[number, string]>，如此一來，就不能透過org來變動元素內容了。

來自函數式的tuple

不可變動？欄位順序？長度？型態？揭露資料的結構？解構？模式比對？如果對函數式設計稍有涉獵，你看到這邊可能就會觸及敏感神經了，想詢問tuple的概念是否來自函數式設計呢？

的確在函數式語言中，tuple是經常使用的資料結構，除了不具備欄位名稱，tuple完全揭露了資料在結構上的相關資訊，因為結構公開，以模式比對來處理tuple是自然而簡單的方式。

在函數式語言中，tuple多半會被實作為product型態（可參考先前專欄〈重構與代數資料型態〉），具體而言，就是欄位型態的組合，這將會構成一種新型態，在我們需要臨時建個結構代表某個資料，又不想大費周章地正式定義某型態時，這就是很方便的作法。

不過，要注意的正是tuple的欄位型態組合為匿名，這表示相同型態組合下，就算是代表不同資料集合，語法上也會過關。

例如，方才TypeScript中的org，若意圖上想代表笛卡兒座標，然而，有個(10,30)資料其實代表極座標，當其被指定給org時，此時，在TypeScript中並不會有任何錯誤。

然而，就算你使用type為[number,number]定義了別名Cartesian，也只是個別名而已，這就像是在Python中，使用了namedtuple，若有Point與Pt兩個namedtuple，雖然彼此的名稱不同，但本質上還是個tuple，因此，在相等比較時，就只會針對欄位來判斷而已。

如果在模式比對時，你需要具體的整體型態名稱，或者更進一步地，需要將欄位名稱納入結構考量，那麼，在Python中需要是dataclass。

因為Python 3.10以後的match-case特性，可以針對型態名稱進行比對，若從這個角度來看，tuple這東西的用途就很明確了，那就是作為一種「簡便的資料載體」。

簡便的資料載體

先前專欄〈不只是語法糖的記錄類別〉為了介紹Java 16以後的記錄類別新特性及語義，我曾不斷強調「資料載體」這個字眼，並且談到作為一個資料載體，封裝的邊界就是單純地將一組資料聚合在一起，並且揭露資料的一切。

若將Java中記錄類別的種種限制，視為實現資料載體時必要的考量，並將之拿到Python、TypeScript等語言，看待其中tuple的特性，我們就會發現：tuple正適合作為一個資料載體。

然而，在Java中，並沒有tuple，不過，我們可以看看Haskell，例如，在《HASKELL趣學指南》的〈Type and Typeclasses〉曾經談到，每個tuple都是獨立的型態，而在〈Data Classes and Sealed Types for Java〉當中，就談到Java的記錄類別，就是有名稱的tuple（nominal tuple）。

現在你應該知道Python、TypeScript或其他具備tuple的語言中，怎麼使用tuple了吧！如果你有一筆資料，我們會知道tuple可作為簡便的資料載體，用來揭露該資料的結構（雖然沒有名稱），以便客戶端有足夠的彈性，並且可以針對資料增加新的處理函式，搭配模式匹配來處理資料（至於模式比對的優缺點，可參考先前專欄〈模式比對與多型〉）！