第一類對象(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.

第一類對象(First-class Object)在1960年由Christopher Strachey發明，原來稱之爲第一類公民(First-class citizen)，意思是指函數能夠做爲電腦中的第一類公民。英文中也稱之爲First-class entity或First-class value。

定義

第一類對象不必定是指面向對象程序設計中所指的對象，而是指程序中的全部實體(好比：變量、函數、隊列、字典等等)。通常第一類對象具備一下特徵：

1. 能夠被存入變量或其餘結構
2. 能夠被做爲參數傳遞給其餘方法/函數
3. 能夠被做爲方法/函數的返回值
4. 能夠在執行期被建立，而無需在設計期所有寫出
5. 有固定身份

「固有身份」是指實體有內部表示，而不是根據名字來識別，好比匿名函數，還能夠經過賦值叫任何名字。大部分語言的基本類型的數值(int, float)等都是第一類對象；可是數組不必定，好比C中的數組，做爲函數參數時，傳遞的是第一個元素的地址，同時還丟失了數組長度信息。對於大多數的動態語言，函數/方法都是第一類對象，好比Python，可是Ruby不是，由於不能返回一個方法。第一類函數對函數式編程語言來講是必須的。

範例

在大多數語言中，數值和基礎類型都是第一類對象，然而不一樣語言中對函數的區別很大，例如C語言與C++中的函數不是第一類對象，由於在這些語言中函數不能在執行期創造，而必須在設計時所有寫好。相比之下，Scheme中的函數是第一類對象，由於能夠用lambda語句來創造匿名函數並做爲第一類對象來操做。

舉個例子

在諸如Python、Scala等函數式編程語言中，最主要的基礎是λ演算(lambda caculus)，而λ演算的函數能夠接受函數看成輸入輸出。所以，這類編程語言每每實現了第一類函數(First-class Function)，以Scala爲例。

Scala，顧名思義「可伸縮的」，爲了使λ演算變得簡潔，Scala實現了第一類值(First-class Value)，即全部函數都是first-class values ，這意味着Scala中的全部函數都是值，所以，函數能夠做爲值同樣進行參數傳遞或者從函數中返回。
做爲返回，結果爲2
val inc = (x : Int) => x + 1
inc(1)
做爲傳遞，結果爲List(2,3,4)
List(1, 2, 3).map((x: Int) => x + 1)

從以上結果能夠看出，函數是在執行期被建立的；函數能夠是匿名的；有返回值；可以被存儲；函數做爲實體知足了第一對象概念的定義。

歷史背景

第一類對象和第二類對象的概念，在1960年由Christopher Strachey引入。實際上他沒有提出嚴格的術語定義，而是給出了Algol語言中實數和過程的對比:

第一類對象和第二類對象。在Algol程序語言中，一個「實數」可能會出如今一個表達式中或被賦給一個變量,並可能在過程調用中做爲實際參數出現。而「過程」只可能會出如今另外一個過程調用中，最多見的是做爲操做符，有時候也做爲實參。除此以外，沒有表達式會涉及到過程，或者將過程做爲計算結果。所以在某種意義上，在Algol程序語言中的過程是第二類變量，它們老是會單獨出現,不可能被一個表達式或一個變量表示(形式參數除外)…

一些編程語言中容許函數在執行時建立，並將其稱爲」第一類「(First-class)，而函數在C語言中不是第一類對象；相對應的稱之爲第二類對象(second-class objects)，由於從函數角度看這類對象是獨立的而且能在各類形式操做。像SmallTalk這種全面向對象語言，函數和方法都是第一類對象，由於操做符(+、-、etc)也是對象，所以操做符也是第一類對象。