能否实现类型为`a -> <pattern> -> Bool`的模式匹配函数？

这种实现完全可行，但得借助Haskell的元编程扩展——因为Haskell的模式是静态语法元素，不是可以直接传递的一等公民，标准Haskell里没法直接把模式当参数传给函数。

为什么直接写xs matches [_]不行 #

在普通Haskell代码里，[_]是模式匹配语法，不是合法的表达式。编译器会把它当成一个包含未绑定变量_的列表字面量，直接这么写会报错——毕竟下划线在表达式里只能用来忽略变量，不能代表“任意元素”的模式。

用Template Haskell实现matches #

Template Haskell是Haskell的元编程工具，能在编译阶段把模式转换成对应的匹配函数，完美解决这个问题。具体步骤如下：

1. 先启用Template Haskell扩展，导入相关模块：

{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-}
import Language.Haskell.TH

2. 写一个模板函数，把输入的模式转换成判断值是否匹配的函数：

-- 接收模式的AST，生成返回Bool的匹配函数
mkMatcher :: PatQ -> ExpQ
mkMatcher pat = [| \x -> case x of
                          $pat -> True
                          _    -> False |]

3. 定义matches中缀函数，用来把值和匹配函数结合：

matches :: a -> (a -> Bool) -> Bool
matches = flip ($)

4. 现在就能按需求改写isSingleton了——用$(...)在编译时把模式[_]转成匹配函数：

isSingleton :: [a] -> Bool
isSingleton xs = xs `matches` $(mkMatcher [p| [_] |])

嫌麻烦的话，也可以直接生成isSingleton函数，不用绕matches：

isSingleton :: [a] -> Bool
isSingleton = $(mkMatcher [p| [_] |])

不用元编程的替代方案：泛型匹配 #

要是不想碰Template Haskell，也可以用Haskell的Generic类型类，把值和模式都转成泛型结构来对比。这种方式不用元编程，但得给类型加Generic实例，而且模式的表达能力受限于泛型结构：

{-# LANGUAGE DeriveGeneric #-}
import GHC.Generics

-- 定义列表的模式结构
data ListPattern a = Single a | Multiple a (ListPattern a) | Empty
  deriving (Generic, Eq)

-- 把普通列表转成模式结构
listToPattern :: [a] -> ListPattern a
listToPattern [] = Empty
listToPattern [x] = Single x
listToPattern (x:xs) = Multiple x (listToPattern xs)

-- 实现泛型层面的匹配
matches :: (Generic (ListPattern a), Eq (Rep (ListPattern a) ())) => [a] -> ListPattern a -> Bool
matches xs pat = to (listToPattern xs) == to pat

-- 使用示例：用Single undefined代表单元素列表模式
isSingleton xs = xs `matches` Single undefined

不过这种方式需要手动定义模式结构，不如Template Haskell贴近原生的模式语法。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Good Night Nerd Pride