如何在Rust宏中不使用语法变量实现可选参数控制字段类型？

需要实现一个宏，在定义结构体时，让字段名后带?的字段使用OptionalField<T>类型，不带?的字段使用Field<T>类型。

期望的使用方式及生成结果：

struct Field<T>(T);
struct OptionalField<T>(T);

define_struct!(StructName => {
  field_one: i32,
  field_two?: i32
});
// 期望生成的代码
struct StructName {
  field_one: Field<i32>,
  field_two: OptionalField<i32>
}

尝试的宏代码：

macro_rules! define_struct {
    ($name:ident => {
        $($field_name:ident$(?)?: $type:ty),*
    }) => {
        struct $name {
            $($field_name: $(Optional)?Field<$type>),*
        }
    };
}

编译报错（翻译后）：

错误：尝试重复一个不包含当前层级匹配到的语法变量的表达式
| $($field_name: $(Optional)?Field<$type>),*
| ^^^^^^^^^^

原写法的核心问题是：$(Optional)?没有和匹配阶段的$(?)?标记建立关联。Rust宏的重复语法要求展开时的重复结构必须对应匹配阶段捕获到的重复变量，不能凭空使用$(...)?。

方案一：利用可选重复分支关联标记 #

struct Field<T>(T);
struct OptionalField<T>(T);

macro_rules! define_struct {
    ($name:ident => {
        $($field_name:ident $(?)?: $type:ty),* $(,)?
    }) => {
        struct $name {
            $($field_name: $(OptionalField<$type>)? $(Field<$type>)?),*
        }
    };
}

// 测试用例
define_struct!(StructName => {
    field_one: i32,
    field_two?: i32,
});

fn main() {
    let _ = StructName {
        field_one: Field(1),
        field_two: OptionalField(2),
    };
}

• 匹配阶段的$(?)?会捕获字段是否带有?的信息
• 展开时，$(OptionalField<$type>)?仅在字段带?时生效，$(Field<$type>)?仅在字段不带?时生效
• 新增的$(,)?支持字段列表末尾的可选逗号，提升使用灵活性

方案二：递归处理字段（逻辑更清晰） #

通过递归逐个处理每个字段，分别匹配带?和不带?的情况，再拼接生成最终结构体：

struct Field<T>(T);
struct OptionalField<T>(T);

macro_rules! define_struct {
    // 空字段列表的情况
    ($name:ident => {}) => {
        struct $name {}
    };
    // 匹配带?的字段 + 剩余字段（带逗号）
    ($name:ident => {
        $field_name:ident?: $type:ty,
        $($rest:tt)*
    }) => {
        define_struct!(@helper $name { $field_name: OptionalField<$type> } $($rest)*);
    };
    // 匹配不带?的字段 + 剩余字段（带逗号）
    ($name:ident => {
        $field_name:ident: $type:ty,
        $($rest:tt)*
    }) => {
        define_struct!(@helper $name { $field_name: Field<$type> } $($rest)*);
    };
    // 匹配最后一个带?的字段（不带逗号）
    ($name:ident => { $field_name:ident?: $type:ty }) => {
        define_struct!(@helper $name { $field_name: OptionalField<$type> });
    };
    // 匹配最后一个不带?的字段（不带逗号）
    ($name:ident => { $field_name:ident: $type:ty }) => {
        define_struct!(@helper $name { $field_name: Field<$type> });
    };
    // 助手宏：拼接字段并继续处理剩余部分
    (@helper $name:ident { $($fields:tt)* } $field_name:ident?: $type:ty, $($rest:tt)*) => {
        define_struct!(@helper $name { $($fields)* $field_name: OptionalField<$type>, } $($rest)*);
    };
    (@helper $name:ident { $($fields:tt)* } $field_name:ident: $type:ty, $($rest:tt)*) => {
        define_struct!(@helper $name { $($fields)* $field_name: Field<$type>, } $($rest)*);
    };
    // 助手宏：处理最后一个带?的字段
    (@helper $name:ident { $($fields:tt)* } $field_name:ident?: $type:ty) => {
        struct $name { $($fields)* $field_name: OptionalField<$type> }
    };
    // 助手宏：处理最后一个不带?的字段
    (@helper $name:ident { $($fields:tt)* } $field_name:ident: $type:ty) => {
        struct $name { $($fields)* $field_name: Field<$type> }
    };
    // 助手宏：生成最终空结构体
    (@helper $name:ident { $($fields:tt)* }) => {
        struct $name { $($fields)* }
    };
}

// 测试用例
define_struct!(TestStruct => {
    id: u64,
    name?: String,
    age: u8,
});

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kevin