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頭等物件(英語:First-class object),在電腦科學中,指稱支持其他實體通常能獲得的所有運算的實體。這些運算典型的包括:在執行期創造,作為參數傳遞給其他函數,或存入一個變數等[1]。將一個實體變為頭等物件的過程叫做「實化」(Reification)[2]。
「頭等物件」這一名稱最早由克里斯多福·斯特雷奇在1960年代發明,原稱「頭等公民」(First-class citizen),意指函數可作為電腦語言中的頭等公民。英文中也稱「First-class entity」或「First-class value」。
頭等物件和二等對象的概念,在1960年由克里斯多福·斯特雷奇引入。[3][4] 實際上他並沒有給出嚴格的術語定義,而是給出了ALGOL語言中實數和過程的對比:
頭等物件和二等對象。在Algol程式語言中,一個「實數」可能會出現在一個表達式中或被賦給一個變量,並可能在過程調用中作為實際參數出現。而「過程」只可能會出現在另一個過程調用中,最常見的是作為操作符,有時候也作為實參。除此之外,沒有表達式會涉及到過程,或者將過程作為計算結果。因此在某種意義上,在Algol程式語言中的過程是二等公民,它們總是會單獨出現,不可能被一個表達式或一個變量表示(形式參數除外)…[5]
頭等物件不一定是物件導向程式設計所指的物件,而可以指任何程式中的實體。Robin Popplestone給出如下定義:
最簡單的純量數據類型,比如整數和浮點數,幾乎總是頭等的。在很多較早的語言中,數組和字符串不是頭等的:它們不能被作為賦值的對象,或作為形式參數傳遞給子例程。例如,FORTRAN IV和C都不支持數組賦值,並且它們在作為形式參數傳遞的時候,實際上只有它們的第一個元素的位置被傳遞了,它們的大小失去了。C看起來支持數組指針的複製,但實際上它們只是到數組的第一個元素的指針,仍然不承載這個數組的大小。
不同語言中對函數的區別很大,例如C語言與C++中的函數不是頭等物件,因為在這些語言中函數不能在執行期創造,而必須在設計時全部寫好。相比之下,Scheme中的函數是頭等物件,因為可以用lambda
表達式來創造匿名函數並作為頭等物件來操作。
概念 | 描述 | 語言 |
---|---|---|
頭等函數 | 閉包和匿名函數 | Dart, Scheme, ML, Haskell, F#, Kotlin, Scala, Swift, Perl, PHP, Python, Raku, JavaScript, Delphi, Rust |
頭等控制 | 續體 | Scheme, ML, F# |
頭等類型 | 依賴類型 | Coq, Idris, Agda |
頭等數據類型 | Generic Haskell, C++11 | |
頭等多態 | 非直謂多態 | |
頭等消息 | 動態消息(方法調用) | Smalltalk[9], Objective-C[9], Common Lisp |
頭等類 | 元類 | Smalltalk, Objective-C, Ruby, Python, Delphi, Common Lisp |
頭等證明 | 證明對象[10] | Coq, Agda |