什么是“一流”对象？

Posted 2023-03-15

【中文标题】什么是“一流”对象？

【英文标题】：What are "first-class" objects?

【发布时间】：2010-09-19 16:48:07

【问题描述】：

什么时候对象或其他东西在给定的编程语言中被称为“一流的”，为什么？它们与没有它们的语言有何不同？

当人们说“一切都是对象”时（就像在 Python 中一样），他们真的是指“一切都是一流的”吗？

【参考方案1】：

简而言之，这意味着对对象的使用没有任何限制。这是一样的 任何其他对象。

第一类对象是一个实体，可以动态创建、销毁、传递给函数、作为值返回，并拥有编程语言中其他变量所拥有的所有权利。

根据语言，这可以 暗示：

可表示为匿名文字值 可存储在变量中 可存储在数据结构中 具有内在身份（独立于任何给定名称） 在平等方面与其他实体具有可比性 可作为参数传递给过程/函数 作为过程/函数的结果可返回 在运行时可构造 可打印 可读性 可在分布式进程之间传输 可存储在正在运行的进程之外

Source.

然而，在 C++ 中，函数本身并不是一流的对象：

您可以覆盖“()”运算符，从而可以拥有一个对象函数，这是一等的。 函数指针是第一类的。 boost bind、lambda 和 function 确实提供一流的功能

在 C++ 中，类不是第一类对象，而是这些类的实例。在 Python 中，类 和 对象都是第一类对象。 （有关作为对象的类的更多详细信息，请参阅this answer。

这里是 javascript 一等函数的例子：

// f: function that takes a number and returns a number
// deltaX: small positive number
// returns a function that is an approximate derivative of f
function makeDerivative( f, deltaX )

    var deriv = function(x)
     
       return ( f(x + deltaX) - f(x) )/ deltaX;
    
    return deriv;

var cos = makeDerivative( Math.sin, 0.000001);
// cos(0)     ~> 1
// cos(pi/2)  ~> 0

Source.

不是第一类对象的实体称为第二类对象。 C++ 中的函数是二等的，因为它们不能被动态创建。

关于编辑：

编辑。当一个人说“一切都是 一个对象”（就像在 Python 中一样），他是 确实意味着“一切都是 一流”？

“对象”一词可以随意使用，并不意味着是一流的。将整个概念称为“一流实体”可能更有意义。但在 Python 中，他们的目标是让一切都成为一流的。我相信发表你的言论的人的意图是一流的。

【讨论】：

你能举一些不是“头等舱”的对象的例子吗？

@SudipBhandari 我也想知道同样的事情，最后偶然发现了关于这个主题的有用的***文章：first-class citizen/object。我发现 Robin Popplestone 的定义特别有用。 （顺便说一句，发布一篇 WP 文章可能看起来非常明显，但我没有意识到这是一个基本的编程语言概念）

有人可以举一个匿名文字值的例子吗？

@Papaya-Automaton：当然，几乎所有的原始类型：整数、字符串、浮点数、布尔常量“true”和“false”。根据语言的不同，您可能有更多（例如，C 中的数组 [1,2,3]，或 Scheme 中的列表 '(1 2 3)）。

【参考方案2】：

“当一个人说“一切都是对象”（就像在 Python 中一样）时，他的意思真的是“一切都是一流的”吗？”

是的。

Python 中的一切都是正确的对象。甚至是其他语言中的“原始类型”。

你会发现像2 这样的对象实际上有一个相当丰富和复杂的接口。

>>> dir(2)
['__abs__', '__add__', '__and__', '__class__', '__cmp__', '__coerce__', '__delattr__', '__div__', '__divmod__', '__doc__', '__float__', '__floordiv__', '__getattribute__', '__getnewargs__', '__hash__', '__hex__', '__index__', '__init__', '__int__', '__invert__', '__long__', '__lshift__', '__mod__', '__mul__', '__neg__', '__new__', '__nonzero__', '__oct__', '__or__', '__pos__', '__pow__', '__radd__', '__rand__', '__rdiv__', '__rdivmod__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__rfloordiv__', '__rlshift__', '__rmod__', '__rmul__', '__ror__', '__rpow__', '__rrshift__', '__rshift__', '__rsub__', '__rtruediv__', '__rxor__', '__setattr__', '__str__', '__sub__', '__truediv__', '__xor__']

因为一切都是 Python 中的一等对象，所以比较少见的特殊情况。

例如，在 Java 中，有些原始类型（int、bool、double、char）不是正确的对象。这就是为什么 Java 必须引入 Integer、Boolean、Double 和 Character 作为一等类型。这很难教给初学者——为什么原始类型和类必须并排存在并不明显。

这也意味着一个对象的类——它本身——一个对象。这与 C++ 不同，在 C++ 中，类在运行时并不总是有不同的存在。

2 的类型是type 'int' 对象，它有方法、属性和类型。

>>> type(2)
<class 'int'>

像int 这样的内置类型的类型是type 'type' 对象。这也有方法和属性。

>>> type(type(2))
<class 'type'>

【讨论】：

现代 Python 也是如此。在旧的 Python（版本 1？在我之前）中，你不能从 int 继承。因此，“旧”与“新式类”（在 3 中，不再有旧式类）。

这在现代 python 中甚至都不是真的。忽略为什么这会很有用，所有按位/布尔运算符都不是一流的对象。试试dir(&)。仍然有一些语言语法不能分配给变量，也不能用作第一类对象。

【参考方案3】：

“头等舱”意味着您可以按照通常的方式对它们进行操作。大多数情况下，这只是意味着您可以将这些一等公民作为参数传递给函数，或者从函数中返回它们。

这对于对象是不言而喻的，但对于函数甚至类来说并不总是那么明显：

void f(int n)  return n * 2; 

void g(Action<int> a, int n)  return a(n); 

// Now call g and pass f:

g(f, 10); // = 20

这是 C# 中的一个示例，其中函数实际上 不是 一等对象。因此，上面的代码使用了一个小的解决方法（即称为Action<> 的通用委托）将函数作为参数传递。其他语言，例如 Ruby 或 Python，甚至允许将类和代码块视为普通变量（或者在 Ruby 的情况下为常量）。

【参考方案4】：

来自Structure and Interpretation of Computer Programs 中的幻灯片，第 2A 课（1986 年），其中依次引用了Christopher Stracey：

一等公民的权利和特权：

由变量命名。 作为参数传递给过程。 作为过程值返回。 要合并到数据结构中

【参考方案5】：

IMO 这是用于用自然语言描述事物的隐喻之一。该术语本质上是在将函数描述为第一类对象的上下文中使用的。

如果您考虑面向对象的语言，我们可以为对象赋予各种特性，例如：继承、类定义、传递给其他代码部分的能力（方法参数）、存储在数据结构中的能力等。如果我们可以对通常不被视为对象的实体执行相同操作，例如 java 脚本中的函数，此类实体被视为第一类对象。

这里的第一类本质上是指，不作为第二类处理（行为退化）。从本质上讲，嘲笑是完美的或无法区分的。