First-class Everything

-- Guido van Rossum

First-class object: 第一类对象。意指可在执行期创建并作为参数传递给其他函数或存入一个变量的对象。

简而言之，第一类对象在使用时没有任何限制。第一类对象典型特征是可以动态创建、销毁，作为参数传递，可以作为返回值，具有一个变量的所具有的所有特性。

我关于Python的一个发展目标就是所有的对象都是第一类对象。鉴于此，我希望Python中的所有已命名的对象都具有相同的状态。也就是说，所有对象都可以赋值给变量，可以放进列表中，保存在字典里，作为参数传递等等。

Python的实现原理让这个目标变得简单。所有Python的对象都基于一个相同的C语言数据结构，这种结构充斥着Python解释器。变量、列表、函数等所有东西都使用这个数据结构的变体。这个数据结构与它要呈现的对象类型无关，无论是简单如整数，复杂如类都一样。

尽管实现第一类对象看起来简单，但我还是需要去面对类的一个微妙的地方——也就是，影响让method对象成为第一类对象的因素。

试看一个简单的Python类：

class A:
    def __init__(self, x):
        self.x = x
    def spam(self, y):
        print self.x, y

如果method对象成为第一类对象，那么它们就可以像其他Python对象一样被分配给变量。比如，某人可以写一条Python语句"s = A.spam"。此时，变量"s"指向一个类的方法，这个方法其实是个函数。但是，方法和普通的函数不同。方法的第一个参数应该是该定义了该方法的那个类的实例。

为解决这个问题，我创造了一种可调用对象"unbound method"。一个未绑定方法其实就是对实现该方法的函数的封装，它强制要求了它接收的第一个参数必须是定义了该方法的类的实例。因此，如果有人想像函数那样调用未绑定方法"s"，他们只能将class A的一个实例作为第一个参数传递给"s"。就像"a = A(); s(a)"[注1]。

但随之带来一个问题，如果有人写了一条语句引用某个对象实例上的一个方法。比如，某人创建了一个实例"a = A()"，然后写了另一条语句"s = a.spam"。此时，变量"s"再次指向一个类的方法，但是要引用这个方法需要通过instance对象"a"。为解决这个问题，另一个可调用对象"bound method"就派上用场了。这个对象也是对函数对象进行了一层简单封装。但是，这个封装对象隐式地保存了用来获取method的instance对象。因此，在执行"s()"时会隐式地将使用实例"a"作为第一个参数去调用目标方法。

实际上，bound和unbound方法都是使用同一种内部类型来呈现。该类型的对象有一个属性包含了指向某个实例的索引。如果该索引为None，那么它表示的就是unbound method，否则bound method。

尽管bound和unbound可能看起来不是很重要的小细节，但它们在Python类中却是很至关重要的一部分。每当在程序中执行"a.spam()"时，它的执行过程其实分为两部分。首先，查找"a.spam"，这个过程结束后返回一个bound method——一个可调用对象；然后，对该对象使用函数调用符"()"，从而使用用户提供的参数对方法进行调用。

[注1]在Python 3000中，unbound method的概念已去除，表达式"A.spam"返回一个函数对象。事实证明，对第一个参数必须是A的实例的限制对诊断问题几乎毫无帮助，对一些高级用法反而常常是个障碍。所谓高级用法可以理解为鸭子型态。