什么是“第一类”对象？

Question

在某种编程语言中，当我们说某些东西是“第一类”的时候，这是什么意思呢？为什么会这样说？它们和那些不是第一类的语言有什么不同呢？

当有人说“万物皆对象”（比如在Python中），这是不是意味着“万物都是第一类的”呢？

Answer 1

“一等公民”这个说法的意思是你可以像平常一样对待它们。大多数情况下，这意味着你可以把这些一等公民当作参数传递给函数，或者从函数中返回它们。

对于对象来说，这一点很明显，但对于函数甚至类来说，就不一定那么明显了：

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

这是一个C#的例子，在这个语言里，函数实际上并不是一等公民。因此，上面的代码使用了一个小技巧（也就是一个叫做Action<>的泛型委托）来把函数当作参数传递。其他一些语言，比如Ruby或Python，允许把类和代码块也当作普通变量来处理（在Ruby中，甚至可以把它们当作常量）。

Answer 2

当有人说“在Python中一切都是对象”时，他的意思是“一切都是一等公民”吗？

没错。

在Python中，所有东西都是完整的对象。即使是其他语言中的“基本类型”，在Python里也是对象。

你会发现像2这样的对象实际上有很多丰富而复杂的功能。

>>> 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__']

因为在Python中一切都是一等对象，所以特殊情况相对较少。

比如在Java中，有一些基本类型（如int、bool、double、char）并不是完整的对象。这就是为什么Java需要引入Integer、Boolean、Double和Character作为一等类型。这对初学者来说可能很难理解——为什么基本类型和类要并存。

这也意味着一个对象的类本身也是一个对象。这和C++不同，在C++中类在运行时不一定有独立的存在。

比如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。这个对象也有方法和属性。

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

Answer 3

简单来说，这意味着对这个对象的使用没有限制。它和其他任何对象都是一样的。

所谓的“第一类对象”，就是一种可以动态创建、销毁、传递给函数、作为返回值的实体，并且在编程语言中享有和其他变量一样的权利。

根据不同的编程语言，这可能意味着：

• 可以用匿名的字面值表示
• 可以存储在变量中
• 可以存储在数据结构中
• 有独立的身份（不依赖于任何特定的名称）
• 可以和其他实体进行相等比较
• 可以作为参数传递给过程/函数
• 可以作为过程/函数的结果返回
• 可以在运行时构造
• 可以被打印
• 可以被读取
• 可以在分布式进程之间传输
• 可以存储在运行进程之外

来源。

在C++中，函数本身不是第一类对象，但：

• 你可以重载'()'操作符，这样就可以有一个对象函数，它是第一类的。
• 函数指针是第一类对象。
• boost bind、lambda和function都提供第一类函数。

在C++中，类不是第一类对象，但这些类的实例是。而在Python中，类和对象都是第一类对象。（想了解更多关于类作为对象的内容，可以查看这个回答）。

下面是一个JavaScript第一类函数的例子：

// 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

来源。

那些不是第一类对象的实体被称为第二类对象。在C++中，函数是第二类对象，因为它们不能动态创建。

关于编辑：

编辑。当有人说“所有东西都是对象”（比如在Python中），他是否真的意味着“所有东西都是第一类的”？

这个“对象”一词可以宽泛使用，并不一定意味着是第一类对象。可能更合理的说法是把整个概念称为“第一类实体”。但在Python中，他们确实希望让所有东西都是第一类的。我相信说这句话的人是想表达第一类的意思。