为何Rust中pat_param的标识符被忽略？宏编译报错解析

问题重现 #

原代码 #

macro_rules! foo {
    ($input:ident, $matcher:pat_param) => {
        match $input {
            $matcher => Some(x),
            _ => None
        }
    }
}

enum Foo {
    X(i32),
    Y
}

fn main() {
    let foo = Foo::X(1);
    let matched = foo!(foo, Foo::X(x));
    print!("{matched:?}");
}

编译错误 #

error[E0425]: cannot find value `x` in this scope
  --> src/main.rs:4:30
   |
4  |             $matcher => Some(x),
   |                              ^ not found in this scope
...
17 |     let matched = foo!(foo, Foo::X(x));
   |                   -------------------- in this macro invocation
   |
   = note: this error originates in the macro `foo` (in Nightly builds, run with -Z macro-backtrace for more info)

For more information about this error, try `rustc --explain E0425`.
error: could not compile `playground` due to previous error

预期展开结果 #

let matched = match foo {
    Foo::X(x) => Some(x),
    _ => None
};

原因分析 #

pat_param的作用是让宏接受一个模式作为参数，但它只是把整个模式原封不动地传递，不会将模式内部的绑定（比如这里的x）暴露给宏定义的作用域。

宏定义里的x属于宏本身的定义上下文，而调用时模式中的x是展开后match分支作用域内的绑定——这两个x处于完全不同的作用域，编译器不会将它们关联起来。所以宏定义中的x会被当作未定义的变量，导致编译报错。

解决办法 #

通用解决方案 #

修改宏定义，让它同时接受模式和返回表达式，确保展开后表达式能正确引用模式内的绑定：

macro_rules! foo {
    ($input:ident, $matcher:pat_param => $result:expr) => {
        match $input {
            $matcher => Some($result),
            _ => None
        }
    }
}

// 调用方式
fn main() {
    let foo = Foo::X(1);
    let matched = foo!(foo, Foo::X(x) => x);
    print!("{matched:?}");
}

针对特定模式的解决方案 #

如果只需要处理固定模式（比如本例中的Foo::X(x)），可以直接在宏里匹配具体结构，调用形式更简洁：

macro_rules! foo {
    ($input:ident, Foo::X($x:ident)) => {
        match $input {
            Foo::X($x) => Some($x),
            _ => None
        }
    }
}

// 调用方式不变
fn main() {
    let foo = Foo::X(1);
    let matched = foo!(foo, Foo::X(x));
    print!("{matched:?}");
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kagami Sascha Rosylight