第一类对象(First-class Object)

In programming language design, a first-class citizen (also object, entity, or value) in a given programming language is an entity which supports all the operations generally available to other entities. These operations typically include being passed as a parameter, returned from a function, and assigned to a variable.

第一类对象(First-class Object)在1960年由Christopher Strachey发明，原来称之为第一类公民(First-class citizen)，意思是指函数能够做为电脑中的第一类公民。英文中也称之为First-class entity或First-class value。

定义

第一类对象不必定是指面向对象程序设计中所指的对象，而是指程序中的全部实体(好比：变量、函数、队列、字典等等)。通常第一类对象具备一下特征：

1. 能够被存入变量或其余结构
2. 能够被做为参数传递给其余方法/函数
3. 能够被做为方法/函数的返回值
4. 能够在执行期被建立，而无需在设计期所有写出
5. 有固定身份

“固有身份”是指实体有内部表示，而不是根据名字来识别，好比匿名函数，还能够经过赋值叫任何名字。大部分语言的基本类型的数值(int, float)等都是第一类对象；可是数组不必定，好比C中的数组，做为函数参数时，传递的是第一个元素的地址，同时还丢失了数组长度信息。对于大多数的动态语言，函数/方法都是第一类对象，好比Python，可是Ruby不是，由于不能返回一个方法。第一类函数对函数式编程语言来讲是必须的。

范例

在大多数语言中，数值和基础类型都是第一类对象，然而不一样语言中对函数的区别很大，例如C语言与C++中的函数不是第一类对象，由于在这些语言中函数不能在执行期创造，而必须在设计时所有写好。相比之下，Scheme中的函数是第一类对象，由于能够用lambda语句来创造匿名函数并做为第一类对象来操做。

举个例子

在诸如Python、Scala等函数式编程语言中，最主要的基础是λ演算(lambda caculus)，而λ演算的函数能够接受函数看成输入输出。所以，这类编程语言每每实现了第一类函数(First-class Function)，以Scala为例。

Scala，顾名思义“可伸缩的”，为了使λ演算变得简洁，Scala实现了第一类值(First-class Value)，即全部函数都是first-class values ，这意味着Scala中的全部函数都是值，所以，函数能够做为值同样进行参数传递或者从函数中返回。
做为返回，结果为2
val inc = (x : Int) => x + 1
inc(1)
做为传递，结果为List(2,3,4)
List(1, 2, 3).map((x: Int) => x + 1)

从以上结果能够看出，函数是在执行期被建立的；函数能够是匿名的；有返回值；可以被存储；函数做为实体知足了第一对象概念的定义。

历史背景

第一类对象和第二类对象的概念，在1960年由Christopher Strachey引入。实际上他没有提出严格的术语定义，而是给出了Algol语言中实数和过程的对比:

第一类对象和第二类对象。在Algol程序语言中，一个“实数”可能会出如今一个表达式中或被赋给一个变量,并可能在过程调用中做为实际参数出现。而“过程”只可能会出如今另外一个过程调用中，最多见的是做为操做符，有时候也做为实参。除此以外，没有表达式会涉及到过程，或者将过程做为计算结果。所以在某种意义上，在Algol程序语言中的过程是第二类变量，它们老是会单独出现,不可能被一个表达式或一个变量表示(形式参数除外)…

一些编程语言中容许函数在执行时建立，并将其称为”第一类“(First-class)，而函数在C语言中不是第一类对象；相对应的称之为第二类对象(second-class objects)，由于从函数角度看这类对象是独立的而且能在各类形式操做。像SmallTalk这种全面向对象语言，函数和方法都是第一类对象，由于操做符(+、-、etc)也是对象，所以操做符也是第一类对象。