什么是一等公民功能？

Question

什么是一等公民函数？

Java 是否支持一等公民功能？

编辑：
正如Wikepedia 中提到的那样

一流的功能是必需品 对于函数式编程风格。

头等函数还有其他用途吗？

Answer 1

一种将过程视为“一流”的语言允许像任何其他值一样传递函数。

Java 7（及更早版本）和“某种”C 语言具有这种能力：C 允许传递函数指针，但您不能在这些语言中动态定义函数并突然将其传递到其他地方。版本 8 之前的 Java 可以在一定程度上使用匿名类模拟这一点，但从技术上讲，它没有一流的功能。

另一方面，C++、D、C#、Visual Basic .NET、Java 8+ 和函数式语言（如 Scheme 和 Haskell）确实允许您传递变量等函数。例如，下面的代码返回一个将addend添加到其输入的函数：

写在 D 中：

int delegate(int) makeAdder(int addend) //Returns a function
{
    return delegate int(int x) //Long way
    {
        return x + addend; //Notice that addend came from _outside_ the function
    };

    return (int x) { return x + addend; }; //Short way

    return x => addend + x; //Super-short way, introduced in D 2.058
}

用 C# 编写：

Func<int, int> MakeAdder(int addend) //Returns a function
{
    return delegate(int x) //The long way. Note: Return type is implicitly 'int'
    {
        return x + addend;
    };

    return x => x + addend; //Short way: x "goes to" (x + addend); inferred types
}

用 C++ 编写：

#include <functional>

std::function<int(int)> make_adder(int addend)
{
    return [=](int x)
    {
        return addend + x;
    };
}

用 Scala 编写：

def makeAdder(addend: Int) = (x: Int) => addend + x

用 Python 编写：

def make_adder(addend):
    def f(x):
        return addend + x
    return f
    # or...
    return lambda x: addend + x

用 Erlang 编写：

make_adder(Addend) ->
    fun(X) -> Addend + X end.

用 JavaScript 编写：

function makeAdder(addend) {
    return function(x) {
        return addend + x;
    };
}

用 JavaScript 编写（ES2015 箭头函数语法）：

const makeAdder = addend => x => addend + x;

写在方案中：

(define (makeAdder addend)
  (lambda (x)
    (+ x addend)))

用 Haskell 编写：

makeAdder :: Int -> (Int -> Int)
makeAdder addend = \x -> addend + x

用 Visual Basic 2008 编写：

Function MakeAdder(addend As Integer) As Func(Of Integer, Integer)
    Return Function(x) (x + addend)
End Function

用 Swift 编写（详细实现和简写实现）：

func makeAdder(append: Int) -> (x: Int) -> Int {
    return { (x: Int) -> Int in
        return x + append
    };
}

func makeAdder(append: Int) -> (Int) -> Int {
    return {$0 + append};
}

（顺便说一句，“lambda”只是一个没有名称的函数。Lambda 仅在支持一流函数的语言中受支持。）

Answer 2

让我们考虑函数式编程范例的示例，其中函数是一等公民。当我们说函数是一等公民时，我们可以用函数做以下事情......

• 函数可以赋值给变量
• 函数可以存储在数据结构中
• 函数可以作为参数传递给其他函数
• 函数可以从函数中返回

在函数式编程语言中，可以做上述事情。

现在，让我们尝试回答这个问题，java 是否支持（或）一等公民函数。

在java中，方法等价于函数。无法使用方法执行上述任何操作。但是以上所有这些对于 java 对象都是可能的。所以，objects是java中的一等公民。诚然，java8 支持使用函数式接口和 lambda 表达式将方法（准确地说是方法行为）传递给其他方法。但这并不意味着 java 具有一等公民的功能。

上述的能力，比如传递函数，从函数返回函数是非常强大和有用的。这是因为，它允许我们传递行为而不仅仅是数据。

Answer 3

可以传递一流的函数。一个典型的例子是地图功能。这是 Scala 中的一个示例，它对列表的元素进行平方：

val square = (x:Int) => x*x

val squaredList = List(1,2,3,4).map(square _)
//--> List(1,4,9,16)

square 函数在这里是 map 方法的一个参数，它将它应用于每个元素。如果你想在 Java 中做这样的事情，你必须使用封装在类中的方法，如下所示：

interface F<A,B>{ B apply(A a); }

static <A,B> List<B> map(List<A> list, F<A,B> f) {
  List<B> result = new ArrayList<B>();
  for(A a:list) result.add(f.apply(a));
  return result;   
}

//we have to "wrap" the squaring operation in a class in order to make it a function
F<Integer,Integer> square = new F<Integer,Integer>(){ 
  Integer apply(Integer a) { return a*a; }
}

List<Integer> ints = Arrays.<Integer>asList(1,2,3,4);
List<Integer> squares = map(ints, square);

看看这个，您可以看到您可以在 Java 中以某种方式完成相同的任务，但开销更大，并且没有语言的“本机”支持，而是使用解决方法（包装类）。所以Java不支持一等函数，但可以“模拟”它们。

希望 Java 8 将支持一流的功能。如果您想现在获得一些支持，请查看http://functionaljava.org/ 或http://functionalj.sourceforge.net/，或查看Scala 语言。

Answer 4

Wikipedia definition 非常好——它是一个可以像任何其他数据一样传递的函数。 Java 确实不支持它们。最接近的是 Runnable 和 Callable 对象。

Answer 5

@Alpine 问题的上述答案主要是定义什么是 First Class Functions 以及示例。但是，仍然存在一个问题，为什么要使用？

我将尝试以稍微不同的方式回答 Scala 中的好处，其中一等函数被进一步用作高阶函数（map、flatMap）、部分应用函数和柯里化：

1. 由于我们专注于声明式编程，处理数据的如何部分作为实现细节留给map、flatMap，并更多地关注处理what 实际的逻辑流程。 调用者可以指定应该做什么，让高阶函数来处理实际的逻辑流程。

2. 部分应用函数和柯里化：如果您想重用函数调用并保留一些参数以避免再次输入它们怎么办？

部分应用函数示例：

def factorOf(x: Int, y: Int) = y % x == 0
val multipleOf3 = factorOf(3, _: Int)
val y = multipleOf3(78)

柯里化例子：

def factorOf(x: Int)(y: Int) = y % x == 0
val isEven = factorOf(2) _
val z = isEven(32)

以上示例向您展示了如何通过不传递所有参数并保持代码DRY原则来重用一流函数的部分。 这些是使用一流函数的一些好处

更多详情参考：https://www.oreilly.com/library/view/learning-scala

Answer 6

不，例如，您不能将方法分配给变量或将其作为参数传递给另一个方法。

相反，您可以使用接口来包装预期的行为，或使用反射来具体化方法。

Answer 7

函数是一等公民意味着您可以将函数传递到任何地方，就好像它是一个变量一样。

来自 Scala

def isOdd(in: Int) = in % 2 == 1
val n = (1 to 10).toList
n.filter(isOdd)

see here: isOdd is a function. passed as if it's a variale.

Objects 是 Java 中的一等公民。 一等公民是可以在任何地方通过的。类似的是，国家的一等公民几乎在任何地方都被允许。

阅读：

• When is a feature considered a “First class citizen” in a programming language/platform?
• First-class object
• First-class function