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闭包 (计算机科学)

指数 闭包 (计算机科学)

在计算机科学中,闭包(Closure),又稱词法闭包(Lexical Closure)或函數閉包(function closures),是引用了自由变量的函数。这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在,即使已经离开了创造它的环境也不例外。所以,有另一种说法认为闭包是由函数和与其相关的引用环境组合而成的实体。闭包在运行时可以有多个实例,不同的引用环境和相同的函数组合可以产生不同的实例。 闭包的概念出现于60年代,最早实现闭包的程序语言是Scheme。之后,闭包被广泛使用于函数式编程语言如ML语言和LISP。很多命令式程序语言也开始支持闭包。 在一些语言中,在函数中可以(嵌套)定义另一个函数时,如果内部的函数引用了外部的函数的变量,则可能产生闭包。运行时,一旦外部的 函数被执行,一个闭包就形成了,闭包中包含了内部函数的代码,以及所需外部函数中的变量的引用。其中所引用的变量称作上值(upvalue)。 闭包一词经常和匿名函数混淆。这可能是因为两者经常同时使用,但是它们是不同的概念。.

30 关系: 執行期原始型別垃圾收集块 (C语言扩展)字符串彼得·兰丁匿名函数函数对象函數程式語言回调函数C++C语言第一類物件纯函数ECMAScript面向对象程序设计计算机科学调用栈自由变量和约束变量苹果公司GCCISWIMLISPLLVMML语言Objective-CSchemeSmalltalk惰性求值整数

執行期

執行時期(Run time)在電腦科學中代表一個電腦程式從開始執行到終止執行的運作、執行的時期。與執行時期相對的其他時期包括:設计時期(design time)、編譯時期(compile time)、鏈結時期(link time)、與載入時期(load time)。 而執行環境是一種為正在執行的程序或程式提供軟體服務的虛擬機械環境。它有可能是由作業系統自行提供,或由執行此程式的母程式提供。 通常由作業系統負責處理程式的載入:利用載入器(loader)讀入程式碼,接著進行基本的記憶體配置,並視需要聯結此程式指定的所有動態链接庫。有些程式語言會由此語言提供的運行環境處理上述工作。 程式碼的某些問題,只能在執行期間進行偵錯動作(或較有效率),例如邏輯錯誤或陣列邊際檢查等便屬此類。因此不管撰寫與測試得多麼精細,有些錯誤必須在實際上線並處理真實資料的情況下才能找出。因此,程式使用者也許會遇到諸如執行時期錯誤之類的訊息。.

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原始型別

在電腦科學中,原始型別(Primitive type)有別於複合型別,是由程式語言提供的資料型別,作為建立基礎。根據語言及其實作,在電腦的記憶體中,原始型別可能沒有與物件一對一的對應。 Primitive type也有稱作內建型別、基礎型別或者基本型別。.

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垃圾收集

垃圾收運是廢棄物管理的一部份,主要是指從垃圾的產生源輸送到處理場或最終掩埋場的程序。垃圾收運也包括對資源回收物的收運。.

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块 (C语言扩展)

块(blocks)是由LLVM提出的类似于lambda表达式的非标准C语言扩展,亦可以应用于Objective-C与C++中。它的语法类似于这些函数中的闭包,即由大括号包括的语句块。 苹果设计块的一个目的是使设计基于Grand Central Dispatch线程结构的程序更容易, retrieved on June 9, 2009.

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字符串

字符串(String),是由零个或多个字符组成的有限序列。一般记为s.

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彼得·兰丁

彼得·约翰·兰丁(Peter John Landin,),英国计算机科学家。他最早提出阿隆佐·邱奇的λ演算可以被用作计算机程序语言的模型,而这后来成为了函数式编程和指称语义的基础。.

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匿名函数

在计算机编程中,匿名函数(anonymous function)是指一类无需定义标识符(函数名)的函数或子程序,普遍存在于多种编程语言中。 1958年LISP首先采用匿名函数,自此之后,越来越多编程语言陆续采用,主流的编程语言如PHP和C++也在不久前采用。.

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函数对象

函数对象(function object)是一个程序设计的对象允许被当作普通函数来调用。 函数对象与函数指针相比,有两个优点:第一是编译器可以内联执行函数对象的调用;第二是函数对象内部可以保持状态。 函数式程序设计语言还支持闭包,例如,first-class函数支持在其创建时用到的函数外定义的变量的值保持下来,成为一个函数闭包。.

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函數程式語言

函數式編程(functional programming)或称函数程序设计,又稱泛函編程,是一種編程典範,它將電腦運算視為數學上的函數計算,並且避免使用程序状态以及易变物件。函數程式語言最重要的基礎是λ演算(lambda calculus)。而且λ演算的函數可以接受函數當作輸入(引數)和輸出(傳出值)。 比起指令式編程,函數式編程更加強調程序执行的结果而非执行的过程,倡导利用若干简单的执行单元让计算结果不断渐进,逐层推导复杂的运算,而不是设计一个复杂的执行过程。.

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回调函数

在计算机程序设计中,回调函数,或简称回调(Callback 即call then back 被主函数调用运算后会返回主函数),是指通过传递到其它代码的,某一块可执行代码的引用。这一设计允许了底层代码调用在高层定义的子程序。.

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C++

C++是一種使用廣泛的计算机程序設計語言。它是一種通用程序設計語言,支援多重编程模式,例如程序化程序設計、数据抽象、面向对象程序設計、泛型程序設計和设计模式等。 比雅尼·斯特勞斯特魯普博士在贝尔实验室工作期间在20世紀80年代發明並實現了C++。起初,這種語言被稱作“C with Classes”(“包含‘類’的C語言”),作為C語言的增強版出現。随后,C++不斷增加新特性。虚函数(virtual function)、运算符重载(operator overloading)、多繼承(multiple inheritance)、标准模板库(standard template library, STL)、异常处理(exception)、运行时类型信息(Runtime type information)、命名空間(namespace)等概念逐漸納入標準。1998年,國際標準組織(ISO)頒布了C++程序設計語言的第一個國際標準ISO/IEC 14882:1998,目前最新标准为ISO/IEC 14882:2017。根據《C++編--程思想》(Thinking in C++)一書,C++與C的代码执行效率往往相差在±5%之間。 C++語言發展大概可以分為三個階段:第一階段從80年代到1995年。這一階段C++語言基本上是傳統類型上的面向对象語言,並且憑藉着接近C語言的效率,在工業界使用的開發語言中佔據了相當大份額;第二階段從1995年到2000年,這一階段由於標準模板庫(STL)和後來的Boost等程式庫的出現,泛型程序設計在C++中佔據了越來越多的比重。當然,同時由於Java、C#等語言的出現和硬體價格的大規模下降,C++受到了一定的衝擊;第三階段從2000年至今,由於以Loki、MPL(Boost)等程式庫為代表的產生式編程和模板元編程的出現,C++出現了發展歷史上又一個新的高峰,這些新技術的出現以及和原有技術的融合,使C++已經成為當今主流程序設計語言中最複雜的一員。.

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C语言

C是一种通用的程式語言,广泛用于系统软件与应用软件的开发。于1969年至1973年間,為了移植與開發UNIX作業系統,由丹尼斯·里奇與肯·汤普逊,以B语言为基础,在贝尔实验室設計、开发出來。 C语言具有高效、灵活、功能丰富、表达力强和較高的可移植性等特点,在程式設計中备受青睐,成为最近25年使用最为广泛的编程语言。目前,C语言編譯器普遍存在於各種不同的操作系统中,例如Microsoft Windows、macOS、Linux、Unix等。C語言的設計影響了众多後來的程式語言,例如C++、Objective-C、Java、C#等。 二十世纪八十年代,為了避免各開發廠商用的C語言語法產生差異,由美國國家標準局為C語言訂定了一套完整的國際標準語法,稱為ANSI C,作為C語言的標準。二十世纪八十年代至今的有关程式開發工具,一般都支持符合ANSI C的語法。.

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第一類物件

一類物件(First-class object)在電腦科學中指可以在執行期創造並作為參數傳遞給其他函數或存入一個變數的實體。將一個實體變為第一類物件的過程叫做「物件化」(Reification)。 「第一類物件」這一名稱最早由克里斯托弗·斯特雷奇在1960年代發明,原稱「第一類公民」(First-class citizen),意指函數可作為電腦語言中的第一類公民。英文中也稱「First-class entity」或「First-class value」。.

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纯函数

在程序设计中,若一个函数符合以下要求,则它可能被认为是纯函数:.

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ECMAScript

ECMAScript是一种由Ecma国际(前身为欧洲计算机制造商协会)通过ECMA-262标准化的脚本程序设计语言。这种语言在万维网上应用广泛,它往往被称为JavaScript或JScript,但实际上后两者是ECMA-262标准的实现和扩展。.

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面向对象程序设计

面向对象程序设计(Object-oriented programming,缩写:OOP)是種具有物件概念的程式編程典範,同时也是一种程序开发的抽象方针。它可能包含資料、、程式碼與方法。对象則指的是类的实例。它将对象作为程序的基本单元,将程序和数据封装其中,以提高软件的重用性、灵活性和扩展性,物件裡的程序可以訪問及經常修改物件相關連的資料。在物件導向程式編程裡,電腦程式會被設計成彼此相關的物件。 面向对象程序设计可以看作一种在程序中包含各种独立而又互相调用的对象的思想,这与传统的思想刚好相反:传统的程序设计主张将程序看作一系列函数的集合,或者直接就是一系列对电脑下达的指令。面向对象程序设计中的每一个对象都应该能够接受数据、处理数据并将数据传达给其它对象,因此它们都可以被看作一个小型的“机器”,即对象。目前已经被证实的是,面向对象程序设计推广了程序的灵活性和可维护性,并且在大型项目设计中广为应用。此外,支持者声称面向对象程序设计要比以往的做法更加便于学习,因为它能够让人们更简单地设计并维护程序,使得程序更加便于分析、设计、理解。反对者在某些领域对此予以否认。 当我们提到面向对象的时候,它不仅指一种程序设计方法。它更多意义上是一种程序开发方式。在这一方面,我们必须了解更多关于面向对象系统分析和面向对象设计(Object Oriented Design,简称OOD)方面的知识。許多流行的程式語言是物件導向的,它們的風格就是會透由物件來創出實例。 重要的物件導向程式語言包含Common Lisp、Python、C++、Objective-C、Smalltalk、Delphi、Java、Swift、C#、Perl、Ruby 與 PHP等。.

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计算机科学

计算机科学用于解决信息与计算的理论基础,以及实现和应用它们的实用技术。 计算机科学(computer science,有时缩写为CS)是系统性研究信息与计算的理论基础以及它们在计算机系统中如何与应用的实用技术的学科。 它通常被形容为对那些创造、描述以及转换信息的算法处理的系统研究。计算机科学包含很多分支领域;有些强调特定结果的计算,比如计算机图形学;而有些是探討计算问题的性质,比如计算复杂性理论;还有一些领域專注于怎样实现计算,比如程式語言理論是研究描述计算的方法,而程式设计是应用特定的程式語言解决特定的计算问题,人机交互则是專注于怎样使计算机和计算变得有用、好用,以及随时随地为人所用。 有时公众会误以为计算机科学就是解决计算机问题的事业(比如信息技术),或者只是与使用计算机的经验有关,如玩游戏、上网或者文字处理。其实计算机科学所关注的,不仅仅是去理解实现类似游戏、浏览器这些软件的程序的性质,更要通过现有的知识创造新的程序或者改进已有的程序。 尽管计算机科学(computer science)的名字里包含计算机这几个字,但实际上计算机科学相当数量的领域都不涉及计算机本身的研究。因此,一些新的名字被提议出来。某些重点大学的院系倾向于术语计算科学(computing science),以精确强调两者之间的不同。丹麦科学家Peter Naur建议使用术语"datalogy",以反映这一事实,即科学学科是围绕着数据和数据处理,而不一定要涉及计算机。第一个使用这个术语的科学机构是哥本哈根大学Datalogy学院,该学院成立于1969年,Peter Naur便是第一任教授。这个术语主要被用于北欧国家。同时,在计算技术发展初期,《ACM通讯》建议了一些针对计算领域从业人员的术语:turingineer,turologist,flow-charts-man,applied meta-mathematician及applied epistemologist。 三个月后在同样的期刊上,comptologist被提出,第二年又变成了hypologist。 术语computics也曾经被提议过。在欧洲大陆,起源于信息(information)和数学或者自动(automatic)的名字比起源于计算机或者计算(computation)更常见,如informatique(法语),Informatik(德语),informatika(斯拉夫语族)。 著名计算机科学家Edsger Dijkstra曾经指出:“计算机科学并不只是关于计算机,就像天文学并不只是关于望远镜一样。”("Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes.")设计、部署计算机和计算机系统通常被认为是非计算机科学学科的领域。例如,研究计算机硬件被看作是计算机工程的一部分,而对于商业计算机系统的研究和部署被称为信息技术或者信息系统。然而,现如今也越来越多地融合了各类计算机相关学科的思想。计算机科学研究也经常与其它学科交叉,比如心理学,认知科学,语言学,数学,物理学,统计学和经济学。 计算机科学被认为比其它科学学科与数学的联系更加密切,一些观察者说计算就是一门数学科学。 早期计算机科学受数学研究成果的影响很大,如Kurt Gödel和Alan Turing,这两个领域在某些学科,例如数理逻辑、范畴论、域理论和代数,也不断有有益的思想交流。.

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调用栈

#重定向 呼叫堆疊.

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自由变量和约束变量

在数学和其他涉及形式语言的学科中,包括数理逻辑和计算机科学,自由变量是在表达式中用于表示一个位置或一些位置的符号,某些明确的代换可以在其中发生,或某些运算(比如总和或量化)可以在其上发生。这个概念有关于占位符(它是以后会被所替换),或表示未指定符号的通配符,但更加深入和复杂。 变量 x 成为约束变量,比如 或 在任何这种命题中,是否使用 x 或其他什么字母在逻辑上不重要。但是,在复合命题的其他地方再次使用同一个字母可能导致冲突。就是说,自由变量变成了约束的,并在支持公式的格式化的进一步工作中在某种意义上退休了。.

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苹果公司

#重定向 蘋果公司.

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GCC

GNU编译器套裝(GNU Compiler Collection,縮寫為GCC),指一套编程語言编译器,以GPL及LGPL許可證所發行的自由軟體,也是GNU計畫的关键部分,也是GNU工具链的主要組成部份之一。GCC(特别是其中的C语言编译器)也常被认为是跨平台编译器的事实标准。1985年由理查德·马修·斯托曼開始發展,現在由自由軟體基金會負責維護工作。 原名為GNU C語言編譯器(GNU C Compiler),因為它原本只能處理C語言。GCC在发布后很快地得到擴展,變得可處理C++。之後也變得可處理Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada,Go與其他語言。 許多操作系統,包括許多类Unix系統,如Linux及BSD家族都採用GCC作為标准编译器。蘋果電腦预装的Mac OS X操作系统也採用這個編譯器。 GCC原本用C開發,後來因為LLVM、Clang的崛起,它更快地將開發語言轉換為C++。許多C的愛好者在對C++一知半解的情況下主觀認定C++的性能一定會輸給C,但是Ian Lance Taylor給出了不同的意見,並表明C++不但性能不輸給C,而且能設計出更好,更容易維護的程式(、)。.

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ISWIM

ISWIM 是 Peter J. Landin 设计并描述于他在1966年于ACM通讯中出版的文章《The Next 700 Programming Languages》中的抽象计算机编程语言(或编程语言家族)。名称是如下首字母缩写“If you See What I Mean”。 尽管没有实现,它被证明为在编程语言特别是函数式编程语言开发中非常有影响力的语言,比如 SASL,Miranda,ML,Haskell 和它们的后继者。 ISWIM 是带有由加了语法糖的 lambda 演算组成的函数式核心的指令式语言,它增加了(i)可变变量和赋值,(ii)强力控制机制 — Landin 的 J 算子,它能够捕获当前的续体(Scheme 的 call/cc 算子是简化版本的 Landin 的 J 算子)。因为基于 lambda 演算,ISWIM 有高阶函数和词法辖域变量。 ISWIM 的操作语义是使用 Landin 的 SECD抽象机定义的,并且使用了传值调用因而是及早求值的。ISWIM 的目标之一就是看起来更像数学表示,所以 Landin 放弃了 ALGOL 的语句间分号和 begin...

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LISP

LISP是具有悠久歷史的計算機編程語言家族,有獨特和完全括號的前綴符號表示法。起源於西元1958年,是現今第二悠久而仍廣泛使用的高階編程語言。只有FORTRAN編程語言比它更早一年。LISP編程語族已經演變出許多種方言。現代最著名的通用編程語種是Common Lisp和Scheme。 LISP最初創建時受到阿隆佐·邱奇的lambda演算的影響,用來作為計算機程序實用的數學表達。因為是早期的高階編程語言之一,它很快成為人工智能研究中最受歡迎的編程語言。在計算機科學領域,LISP開創了許多先驅概念,包括:.

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LLVM

LLVM是一個自由軟體專案,它是一種編譯器基礎设施,以C++寫成。它是為了任意一種程式語言而寫成的程式,利用虛擬技術創造出編譯時期、鏈結時期、執行時期以及“閒置時期”的最佳化。它最早以C/C++為實作對象,而目前它已支援包括ActionScript、Ada、D語言、Fortran、GLSL、Haskell、Java字节码、Objective-C、Swift、Python、Ruby、Rust、Scala以及C#等语言。 LLVM專案的發展起源於2000年伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校維克拉姆·艾夫(Vikram Adve)與克里斯·拉特納(Chris Lattner)的研究,他們想要為所有靜態及動態語言創造出動態的編譯技術。LLVM是以BSD授權來發展的开源軟體。2005年,蘋果電腦雇用了克里斯·拉特納及他的團隊為蘋果電腦開發應用程式系統,LLVM為現今Mac OS X及iOS開發工具的一部分。 LLVM的命名最早源自於底層虛擬機器(Low Level Virtual Machine)的首字母縮寫,由於這個專案的範圍並不侷限於建立一個虛擬機器,這個縮寫導致了廣泛的疑惑。LLVM開始成長之後,成為眾多編譯工具及低階工具技術的統稱,使得這個名字變得更不貼切,開發者因而決定放棄這個縮寫的意涵,現今LLVM已單純成為一個品牌,適用於LLVM下的所有專案,包含LLVM中介碼(LLVM IR)、LLVM除錯工具、LLVM C++標準函式庫等。 因LLVM對產業的貢獻,计算机协会於2012年将ACM软件系统奖授與維克拉姆·艾夫、克里斯·拉特納及Evan Cheng。.

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ML语言

ML是一个通用的函數式編程语言,它是由爱丁堡大学的Robin Milner及他人在二十世纪七十年代晚期开发的。它的语法是从ISWIM得到的灵感。作为元语言的ML是为了帮助在LCF定理证明机中寻找证明策略而构想出来的。(之前的元语言是pplambda,它联合了一阶逻辑演算和有类型的多态的λ演算)。它使用了Hindley-Milner类型推论算法来推测大多数值的类型,而不需要四处使用注解。 ML一般被归为非纯函数式编程语言,因为它允许副作用和指令式编程。这一点和纯函数式编程语言——例如Haskell——很不一样。 ML特性包括:傳值呼叫(Call by value)的求值策略,一级函数,带有垃圾收集的自动内存管理,参数多态,静态数据类型,类型推论,代数数据类型,模式匹配和异常处理。 不像Haskell,ML使用及早求值,也就是说所有的子表达式总是被求值。导致的一个结果是你不能使用无穷表。然而,惰性求值产生的无穷表可以通过使用匿名函数来模拟。 今天在ML家族中有好几种语言:两种主要的方言是Standard ML和Caml,其他的包括F#-针对Microsoft.NET平台的开放研究项目。ML中的思想影响了众多的语言,例如Haskell,Cyclone和Nemerle。 ML的实力大多被用于语言设计和操作(编译器、分析器、定理证明机),但是它作为通用语言也被用于生化,金融系统,和宗谱数据库,一个P2P的客户/服务器程序等等。.

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Objective-C

Objective-C是一种通用、高级、面向对象的编程语言。它扩展了标准的ANSI C编程语言,将Smalltalk式的消息传递机制加入到ANSI C中。目前主要支持的编译器有GCC和Clang(採用LLVM作為後端)。 Objective-C的商標權屬於蘋果公司,蘋果公司也是這個程式語言的主要開發者。苹果在開發NeXTSTEP操作系統時使用了Objective-C,之后被OS X和iOS继承下來。現在Objective-C与Swift是OS X和iOS操作系统、及与其相关的API、Cocoa和Cocoa Touch的主要编程语言。.

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Scheme

Scheme是一种函数式编程语言,是Lisp的两种主要方言之一(另一种为Common Lisp)。不同于Common Lisp,Scheme遵循極簡主義哲学,以一个小型语言核心作为标准,加上各种强力语言工具(语法糖)来扩展语言本身。 麻省理工學院與其他院校曾采用Scheme教授计算机科学入門課程。著名的入門教材《-zh-hans:计算机程序的构造和解释;zh-hant:電腦程式的構造和解釋-》(SICP)利用Scheme來解釋程序設計 。Scheme的廣泛受眾被視為一個主要優勢,然而不同實現之間的差異成為了它的一個劣勢。 Scheme最早由麻省理工學院的蓋伊·史提爾二世與傑拉德·傑伊·薩斯曼在1970年代發展出來,並由兩人發表的「λ論文集」推廣開來。 Scheme語言與λ演算關係十分密切。小寫字母「λ」是Scheme語言的標誌。 Scheme的哲学是:设计计算机语言不应该进行功能的堆砌,而应该尽可能减少弱点和限制,使剩下的功能显得必要。Scheme是第一個使用靜態作用域的Lisp方言,也是第一个引入“干净宏”和第一类续延的编程语言。.

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Smalltalk

Smalltalk,被。Smalltalk由艾伦·凯,Dan Ingalls,Ted Kaehler,Adele Goldberg等于70年代初在Xerox PARC开发。 Smalltalk对其它众多的程序设计语言的产生起到了极大的推动作用,主要有:C++,C#,Objective-C,Actor,Java和Ruby等。90年代的许多软件开发思想得利于Smalltalk,例如设计模式、敏捷编程和代码重构等。.

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惰性求值

在程式語言理論中,惰性求值(Lazy Evaluation),又譯為惰性计算、懒惰求值,也稱為傳需求調用(call-by-need),是一个计算机编程中的一个概念,它的目的是要最小化计算机要做的工作。它有两个相关而又有区别的含意,可以表示为“延迟求值”和“最小化求值”,本条目专注前者,后者请参见最小化计算条目。除可以得到性能的提升外,惰性计算的最重要的好处是它可以构造一个无限的数据类型。 惰性求值的相反是及早求值,这是一个大多数编程语言所拥有的普通计算方式。.

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整数

整数,是序列中所有的数的统称,包括负整数、零(0)与正整数。和自然數一樣,整數也是一個可數的無限集合。這個集合在数学上通常表示粗體Z或\mathbb,源于德语单词Zahlen(意为“数”)的首字母。 在代數數論中,這些屬於有理數的一般整數會被稱為有理整數,用以和高斯整數等的概念加以區分。.

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传出传入
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