F# 如何匹配一个值的多个副本？

F#的模式匹配功能非常强大，因此编写以下代码感觉很自然：

match (tuple1, tuple2) with
| ((a, a), (a, a)) -> "all values are the same"
| ((a, b), (a, b)) -> "tuples are the same"
| ((a, b), (a, c)) -> "first values are the same"
// etc

但是，第一个模式匹配会产生编译器错误：

'a' is bound twice in this pattern

有没有比下面更干净的方法

match (tuple1, tuple2) with
| ((a, b), (c, d)) when a = b && b = c && c = d -> "all values are the same"
| ((a, b), (c, d)) when a = c && b = d -> "tuples are the same"
| ((a, b), (c, d)) when a = c -> "first values are the same"
// etc

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这是F#的“活动模式”的完美用例。您可以这样定义其中的两个：

let (|Same|_|) (a, b) =
    if a = b then Some a else None

let (|FstEqual|_|) ((a, _), (c, _)) =
    if a = c then Some a else None

然后清理与它们匹配的模式；注意第一种情况（所有值都相等）如何使用嵌套的

相同的
模式来检查元组的第一个和第二个元素是否相等：

match tuple1, tuple2 with
| Same (Same x) ->
    "all values are the same"
| Same (x, y) ->
    "tuples are the same"
| FstEqual a ->
    "first values are the same"
| _ ->
    failwith "TODO"

性能提示：我喜欢用
inline
标记这些简单的活动模式——因为活动模式中的逻辑很简单（只有几个IL指令），所以内联它们并避免函数调用的开销是有意义的。
您可以用它来解决这个问题

let (|TuplePairPattern|_|) ((p1, p2), (p3, p4)) ((a, b), (c, d)) =
    let matched =
        [(p1, a); (p2, b); (p3, c); (p4, d)]
        |> Seq.groupBy fst
        |> Seq.map (snd >> Set.ofSeq)
        |> Seq.forall (fun s -> Set.count s = 1)
    if matched then Some () else None

特别是，您应该以文字（字符、字符串等）的形式定义模式

实际上，我可能会先解压缩元组，然后执行一系列if/then/else表达式：

let a,b = tuple1
let c,d = tuple2

if a = b && b = c && c = d then "all values are the same"
elif a = c && b = d then "tuples are the same"
elif a = c then "first values are the same"
...

如果您发现自己经常这样做，那么可能需要一个活动模式（在2元组的情况下，a是可行的，并且可能更可取-穷举匹配比非穷举匹配“更安全”）。或者，您可能需要更复杂的数据结构。
我认为，最优雅的方式可以通过结合@Stephen Swensen和@pad提供的两个优秀答案来实现

第一个想法是结构（一个包含两个元组的元组）可以解包一次，而不是在每个
match
情况下解包。

第二个想法是处理价值序列，所有这些价值序列必须彼此相等

代码如下：

let comparer ((a,b),(c,d)) =
    let same = Set.ofSeq >> Set.count >> ((=) 1)
    if   same[a; b; c; d]         then "all values are the same"
    elif same[a; c] && same[b; d] then "tuples are the same"
    elif same[a; c]               then "first values are the same"
    else                                "none of above"

您可以将
elif
更改为
匹配
，但对我来说似乎不可行。
仅为了消除一些等式检查，就需要引入大量开销。如果仅执行此
匹配
一次或两次，可能不会引起注意，但如果在循环某些数据时使用此选项（例如），则肯定会影响性能。同意。当可读性是关键，性能不是关键问题时，这是一个很好的方法。对于任何感兴趣的人来说：“F#的模式匹配非常强大”。F#继承的模式匹配的ML风格实际上故意没有那么强大。具体来说，ML将模式限制为所谓的线性模式，以确保匹配模式所需的时间量受模式大小的限制。在f*中，活动模式绕过这个，让你在模式匹配的中间做任何事情。缺点是性能不太可预测。Mathematica将这一点发挥到了极致。被否决的是（至少在我看来），抛弃了F#的模式匹配的优雅，转而支持非直接风格的链式if，else if's，完全忽略了函数式编程的意义。@DavidArno感谢您的反馈，但是，
if-then-else
概念甚至存在于范畴论和lambda演算中。你能解释一下为什么它会损害功能范式吗？而且，
匹配
不过是一个有序的
if-then
序列。被降级为（至少在IMO），抛弃了F#模式匹配的优雅，转而支持链接if，else-if的基本风格，完全忽略了函数式编程的要点。@DavidArno注意到，在F#
if-then-else
中，构造是函数表达式，而不是命令式语言中的语句。
let comparer ((a,b),(c,d)) =
    let same = Set.ofSeq >> Set.count >> ((=) 1)
    if   same[a; b; c; d]         then "all values are the same"
    elif same[a; c] && same[b; d] then "tuples are the same"
    elif same[a; c]               then "first values are the same"
    else                                "none of above"