为什么不能在F＃中对非局部活动模式进行参数化？

Question

下面的F＃代码按我的预期工作，打印`匹配为'A'：

let (|Char|_|) convf = function
    | LazyList.Nil -> None
    | LazyList.Cons (x, _) -> Some (convf x)

let test = function
    | Char System.Char.ToUpper x -> printfn "Matched as %A" x
    | _ -> printfn "Didn't match"

test (LazyList.of_list ['a'])

但是，如果我将Char从部分活动模式更改为完全活动模式，如下所示：

let (|Char|NoChar|) convf = function
    | LazyList.Nil -> NoChar
    | LazyList.Cons (x, _) -> Char x

let test = function
    | Char System.Char.ToUpper x -> printfn "Matched as %A" x
    | NoChar System.Char.ToUpper -> printfn "Didn't match"

test (LazyList.of_list ['a'])

然后，代码无法编译，并显示以下错误消息： error FS0191: Only active patterns returning exactly one result may accept arguments.

该示例可能看起来有些虚构，但这是我在业余时间一直在研究的Prolog词法分析器中尝试使用的主动模式的简化版本。 我可以轻松地重写代码来避免此问题，但是我很好奇为什么不允许使用这种代码。

更新： F＃的较新版本似乎已重命名此错误：

error FS0722: Only active patterns returning exactly one result may accept arguments

Answer 1

注意 这正是Brian所说的，但希望以更清晰的方式表述。

我记得恰好在此问题上记录了一个错误，而IIRC正是Don Syme在此问题上所说的。

多案例活动模式是从某个输入值到多个输出值之一的转换函数。 在您的示例中，任何字符都将转换为Char大小写或NoChar大小写。

这样做的好处是F＃编译器一次调用多大小写活动模式函数，然后通常可以确定接下来要评估的模式匹配规则。

但是，如果允许使用参数，则需要为每个模式匹配规则评估多案例活动模式。

所以想像以下

match input with
| Alpha "foo" -> ...
| Bravo "bar" -> ...

评估（| Alpha | Bravo |）“ foo”返回“ Bravo”时，第一个规则将不匹配。 同样（| Alpha | Bravo |）“ bar”返回'Alpha'，则第二个规则也不匹配。 因此，您实际上并没有多案例活动模式。 只是参数化的部分活动模式。 （由于某些输入，不会遇到预期的模式情况。）

因此，当遇到语言的一角并没有多大意义时，实际上可以通过部分参数化的活动模式使它更加清晰。 该功能未添加到语言中。

Answer 2

我不能肯定地说（不知道实际的设计原理），但是尝试对其进行反向工程时，您希望这段代码做什么？

let (|Char|NoChar|) pred = function    
    | LazyList.Nil -> NoChar    
    | LazyList.Cons (x, _) -> if pred x then Char x else NoChar
let test = function    
    | Char System.Char.IsLetter x -> printfn "Matched as %A" x    
    | NoChar System.Char.IsDigit -> printfn "Didn't match"
test (LazyList.of_list ['a'])
test (LazyList.of_list ['1'])

考虑到非局部活动模式应该划分整个空间，如果在同一个匹配项中给每个参数一个不同的参数，那将很奇怪，因为那样的话，它们可能“失败”或“都成功”。 （这也暗示了它们的实现方式，例如，就像在进行比赛之前捕获其自变量的模式一样。捕获的自变量在比赛的所有分支之间都是不变的。）

这也表明你可以写例如

let test convf l = 
    let (|Char|NoChar|) = function    
        | LazyList.Nil -> NoChar    
        | LazyList.Cons (x, _) -> Char(convf x)
    match l with
    | Char x -> printfn "Matched as %A" x    
    | NoChar -> printfn "Didn't match"
test System.Char.ToUpper (LazyList.of_list ['a'])

（尽管我不知道这对您的特定应用程序是否方便/现实）。