User:Wuzwm/sandbox

В компьютерных наукахязык программирование имеет функции первого класса, если он рассматривиет функции как объекты первого класса. В частности, это означает, что язык поддерживает передачу функций в качестве аргументов другим функциям, возврат их как результат других функций, присваивание их переменным или сохранение в страктурах данных Некоторые теоретики языков программирование считают необходимым условием также поддержку анонимных функций. В языках с функциями первого класса именя функций не имеют никакого специального статуса, они рассматриваются как обычные переменные типа функцииfunction type. Термин был впервые использован Кристофером Стрейчи в контексте «функции как объекты первого класса» в середине 1960-х.

Функции первого класса являются неотъемлимой частью [функционального программирования], в котором использование функций высшего порядка является стандартной практикой. Простым примером функции высшего порядка будет функция map, которая принимает в качестве своих аргументов фунцию и список и возвращается список, после примененения функции к каждому элементу списке. Чтобы язык программирования поддерживал map, он должен поддерживать передачу функций как аргумента.

Существуют некоторые сложности в реализации передачи функций как аргументов и возвращении их как разультата, особенно в присутствии non-local variable, введенных в вложенных и анонимных функциях. Исторически они были названы funarg problems, the name coming from "function argument". В ранних императивных языках программирования эти проблемы обходились путем отказа от поддержки возвращения функций как результата или отказа от вложенных функций и следовательно нелокальных переменных(в частности C). Lisp, один из первых функциональных языков программирования примених подход dynamic scoping, где нелокальные переменные возвращают ближайшее определение этих переменных к точке, в которой функция была вызвана, вместо точки, в которой она была объявлена. Полноценная поддержка для lexically scoped функций первого порядка была введена в Scheme и предполагает обработку ссылок на функции как замыканий вместо чистых function pointers, что, в свою очередь, делает необходимым применение garbage collection.

Концепции
В этой секции рассматривается, как конкретные идиомы программирования реализуются в функциональных языках с функциями первого порядка (Haskell) сравнительно с императивными языками, где функции - объекты второго порядка (C).

Функции высшего порядка: передача функции как аргумента
В языках, где функции - это объекты первого порядка, функции могут быть переданы как аргументы другим функциями так же как и любые другие значения. Так, например, в Haskell:

Языки, где функции не являются объектами первого порядка позволяют реализовывать функции высшего порядка с помощью использования таких приемов как function pointers or delegates. Так, в языке C:

Сравнивая два фрагмента, стоит заметить, что существует определенное количество отличий между двумя подходами, которые не зависят напрямую от поддержки функций первого порядка языком. Фрагмент на Haskell обрабатывает списки, в то время как фрагмент на C осуществляет работу с массивом. Обе структуры данных являются стандартными для своих соотвественных языков программирования и реализация, к примеру, фрагмента на С с использованием связаных списков лишь внесла бы необоснованную сложность. К этому также относится факт того, что функция в C требует дополительный параметр(размер массива) и вносит изменения в структуру на месте, не возвращая никаких данных, в то время как фрагмент на Haskell возвращает новый список, оставляя старый в неизменном виде, что связано с особенностями реализации списков.

Анонимные и вложенные функции
В языках, поддерживающих анонимные функции, можно передать такую функцию как аргумент функции высшего порядка: В языках, не поддерживающих анонимных функций, необходимо сперва прикрепить функции имя:

Нелокальные переменные и замыкания
Если язык программирования поддерживает анонимные или вложенные функции достаточно логично предполагать, что они будут ссылаться на переменные за пределами тела функции (called non-local variables):

Если функции представлены в форме чистых указателей на функцию, возникает вопрос того, как же передавать значения за пределами тела функции. В таком случае приходится строить замыкание вручную, и на этом этапе говорить о функциях первого класса не приходится.

Функции высшего порядка: возврат функций как результата
При возврате функции на самом деле происходит возврат её замыкания. В примере на С все локальные переменные, заключенные в замыкание выйдут из scope как только программы выйдет из функции, которая составляет замыкание. Форсирование замыкания в дальнейшем может привести к неопределенному поведению.

См. также

 * Defunctionalization
 * eval
 * First-class message
 * Kappa calculus – a formalism which excludes first-class functions
 * Man or boy test
 * Partial application

Литература

 * Leonidas Fegaras. "Functional Languages and Higher-Order Functions". CSE5317/CSE4305: Design and Construction of Compilers. University of Texas at Arlington.

Ссылки

 * First-class functions on Rosetta Code.
 * Higher order functions at IBM developerWorks