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元编程

指数 元编程

元編程(英語:Metaprogramming),又譯超編程,是指某类计算机程序的编写,这类计算机程序编写或者操纵其它程序(或者自身)作为它们的資料,或者在运行时完成部分本应在编译时完成的工作。多数情况下,与手工编写全部代码相比,程序员可以获得更高的工作效率,或者给与程序更大的灵活度去处理新的情形而无需重新编译。 编写元程序的语言称之为元语言。被操纵的程序的语言称之为「目标语言」。一门编程语言同时也是自身的元语言的能力称之为「反射」或者「自反」。 反射是促进元编程的一种很有价值的语言特性。把编程语言自身作为一級資料類型(如LISP、Forth或Rebol)也很有用。支持泛型编程的语言也使用元编程能力。 元编程通常通过两种方式实现。一种是通过应用程序编程接口(APIs)将运行时引擎的内部信息暴露于编程代码。另一种是动态执行包含编程命令的字符串表达式。因此,“程序能够编写程序”。虽然两种方式都能用于同一种语言,但大多数语言趋向于偏向其中一种。.

目录

  1. 36 关系: 執行期反射 (计算机科学)应用程序接口事务处理BashCICS編譯器编译时面向语言的程序设计领域特定语言高级语言计算机程序词法分析脚本语言自產生程式ForthGroovyJavaScriptLexLISPLuaNemerleObject PascalPerlPHPPython (编程语言)REBOLRubySmalltalkSystem/360TclYacc汇编语言泛型机器语言

  2. 元程式設計
  3. 編程典範

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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反射 (计算机科学)

在计算机科学中,反射是指计算机程序在运行时(Run time)可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。见。用比喻来说,反射就是程序在运行的时候能够“观察”并且修改自己的行为。 要注意术语“反射”和“内省”(type introspection)的关系。内省(或称“自省”)机制仅指程序在运行时对自身信息(称为元数据)的检测;反射机制不仅包括要能在运行时对程序自身信息进行检测,还要求程序能进一步根据这些信息改变程序状态或结构。.

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#重定向 巨集.

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应用程序接口

应用程序接口(Application Programming Interface,简称:API),又称为应用编程接口,就是软件系统不同组成部分衔接的约定。由於近年來软件的规模日益庞大,常常需要把复杂的系统划分成小的组成部分,编程接口的设计十分重要。程序设计的实践中,编程接口的设计首先要使软件系统的职责得到合理划分。良好的接口设计可以降低系统各部分的相互依赖,提高组成单元的内聚性,降低组成单元间的耦合程度,从而提高系统的维护性和扩展性。.

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事务处理

在计算机科学中,事务是无法被分割的操作,事务处理就是被分割为个体的信息处理。事务必须作为一个完整的单元成功或失败,不可能存在部分完成的事务。 例如,当你在网上书店购买了一本书,你用钱换了一本书(以信贷的方式)。如果你的信用是好的,一系列相关的操作会确保你拿到书并且书店会收到你的钱。然而,在交易时如果在那一系列操作中的单个操作执行失败,整个交易就会失败。你拿不到书,书店也不会收到你的钱。负责交易的平衡和可预测的技术就叫做事务处理。事务确保在事务型的单元中的所有操作成功完成之前,面向数据的资源不会被永久更新。通过将那些成功完成或是完成失败的一组相关操作集中到一个单元中,能够简化错误恢复并使应用变得更加可靠。 事务处理系统包括托管面向事务的应用的计算机硬件和软件,其执行进行业务所必需的例行事务。例如,管理销售订单条目,航班预订,工资单,雇员记录,制造业和船舶的系统。 由于大多数,尽管未必是全部,当今的事务处理是交互的,因此经常被当作是在线事务处理的同义词。.

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Bash

bash,Unix shell的一種,在1987年由布萊恩·福克斯為了GNU計劃而编写。1989年釋出第一個正式版本,原先是計劃用在GNU作業系統上,但能运行于大多数类Unix系统的操作系统之上,包括Linux與Mac OS X v10.4都將它作為預設shell。它也被移植到Microsoft Windows上的Cygwin與MinGW,或是可以在MS-DOS上使用的DJGPP專案。在Novell NetWare與Android在上也有移植。1990年後,Chet Ramey成为了主要的维护者。 Bash是Bourne shell的後繼相容版本與開放原始碼版本,它的名稱來自Bourne shell(sh)的一个双关语(Bourne again / born again):Bourne-Again SHell。 Bash是一个命令处理器,通常运行于文本窗口中,并能执行用户直接输入的命令。Bash还能从文件中读取命令,这样的文件称为脚本。和其他Unix shell 一样,它支持文件名替换(通配符匹配)、管道、here文档、命令替换、变量,以及条件判断和循环遍历的结构控制语句。包括关键字、语法在内的基本特性全部是从sh借鉴过来的。其他特性,例如历史命令,是从csh和ksh借鉴而来。总的来说,Bash虽然是一个满足POSIX规范的shell,但有很多扩展。 一个名为Shellshock的安全漏洞在2014年9月初被发现,并迅速导致互联网上的一系列攻击。这个漏洞可追溯到1989年发布的1.03版本。.

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CICS

CICS是IBM公司的强大主机交易服务器、整合平台,在全球C、C++、COBOL等交易中间件市场上占有绝大多数客户。 CICS有超过30年的历史,开发于在IBM英国的赫思里(Hursley)研发中心。CICS英国式发音是“kiks”。在AIX、HP等分布平台上的CICS叫Txseries。 交易服务器也叫交易处理中间件。支持联机交易服务(OLTP),提供用户实时的交易请求与响应,支持分布式交易服务、多个数据源、异种数据源、和分布式协同应用,支持两阶段提交。.

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編譯器

编译器(compiler),是一種電腦程式,它會將用某種程式語言寫成的原始碼(原始語言),轉換成另一種程式語言(目標語言)。 它主要的目的是將便于人编写、阅读、维护的高级计算机语言所寫作的原始碼程式,翻译为计算机能解读、运行的低阶机器语言的程序,也就是執行檔。编译器将原始程序(source program)作为输入,翻译产生使用目标语言(target language)的等价程序。源代码一般为高阶语言(High-level language),如Pascal、C、C++、C# 、Java等,而目标语言则是汇编语言或目标机器的目标代码(Object code),有时也称作机器代码(Machine code)。 一个现代编译器的主要工作流程如下: 源代码(source code)→ 预处理器(preprocessor)→ 编译器(compiler)→ 汇编程序(assembler)→ 目标代码(object code)→ 链接器(Linker)→ 執行檔(executables), 最後打包好的檔案就可以給電腦去判讀執行了。.

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编译时

#重定向 编译期.

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面向语言的程序设计

面向语言的程序设计(Language-Oriented Programming,LOP),指一种程序设计范型,通过元编程而非通用编程语言解决问题。程序员首先为问题编写一种或多种领域特定语言,然后再在这些语言中解决问题。这个概念具体描述于Martin Ward题为的论文和Sergey Dmitriev题为的文章。 这个概念的具体实现包括:.

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领域特定语言

领域特定语言(domain-specific language、DSL)指的是专注于某个应用程序领域的计算机语言。又译作领域专用语言。.

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高级语言

高级编程语言(High-level programming language)是高度封装了的编程语言,与低级语言相对。它是以人類的日常語言為基礎的一種編程語言,使用一般人易於接受的文字來表示,使程序編寫員編寫更容易,亦有較高的可讀性,以方便對電腦認知較淺的人亦可以大概明白其內容。由於早期電腦業的發展主要在美國,因此一般的高階語言都是以英語為藍本。在1980年代,當東亞地區開始使用電腦時,在日本、台灣及中國大陸都曾嘗試開發用各自地方語言編寫的高級語言,當中主要都是改編BASIC或專用於數據庫資料存取的語言,但是隨着編程者的外語能力提升,現時的有關開發很少。 G.

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计算机程序

计算机程序(Computer Program)是指一组指示计算机或其他具有訊息处理能力装置每一步动作的指令,通常用某种程序设计语言编写,运行于某种目标体--结构上。打个比方,一个程序就像一个用汉语(程序设计语言)写下的红烧肉菜谱(程序),用于指导懂汉语(編譯器)同時也會烹饪手法的人(体--结构)来做这道菜。 通常,以英文文本為基礎的计算机程序要经过編譯和連結而成为一种人们不易看清而计算机可解讀的一連串數字的格式,然后放入运行。未经编译就可运行的程序,通常称之为脚本程序(script)。.

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词法分析

词法分析(lexical analysis)是计算机科学中将字符序列转换为标记(token)序列的过程。进行词法分析的程序或者函数叫作词法分析器(lexical analyzer,简称lexer),也叫扫描器(scanner)。词法分析器一般以函数的形式存在,供语法分析器调用。.

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脚本语言

脚本语言(Scripting language)是为了缩短传统的「编写、编译、链接、运行」(edit-compile-link-run)过程而创建的计算机编程语言。早期的脚本语言经常被称为批处理语言或工作控制语言。一个脚本通常是解释运行而非编译。脚本語言通常都有簡單、易學、易用的特性,目的就是希望能讓程式設計師快速完成程式的編寫工作。而巨集語言則可視為脚本語言的分支,兩者也有實質上的相同之處。 虽然许多脚本语言都超越了计算机简单任务自动化的领域,成熟到可以编写精巧的程序,但仍然还是被称为脚本。几乎所有计算机系统的各个层次都有一种脚本语言。包括操作系统层,如计算机游戏,网络应用程序,字处理文档,网络软件等。在许多方面,高级编程语言和脚本语言之间互相交叉,二者之间没有明确的界限。.

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自產生程式

自產生程式(Quine),它以哲學家奎恩命名,指的是輸出結果為程式自身源碼的程式。 能夠直接讀取自己源碼、讀入使用者輸入或空白的程式一般都不視為自產生程式。.

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Forth

Forth是六十年代末期,由查理斯·摩爾发展出来在天文台使用的電腦自動控制系統及程序设计语言,允许使用者很容易組合系統已有的簡單指令,定义成為功能较复杂的高階指令。由於其結構精簡、執行快速、操作方便,廣為當代天文學界使用。八十年代以後,有愛用者成立Forth Interest Group在世界各地推廣,並陸續在各类计算机上建立Forth系統及標準的语言。 FORTH以可延伸的词典为核心,采用兩個堆栈为基础的高度模块化结构,是一种将解译器和编译器合并运用的双态系统。使用FORTH,可在编译过程中检测差错,并且逐步扩充编译程序代码。利用標準FORTH所写的程序几乎不必大修改,就能在各类计算机运作;甚至在特別设计的电脑上可以完全放棄组合语言,直接由FORTH转化成机器语言,就好像现代的Java虚拟机。同时,使用者也可以把自己定义的运算功能加入编译器中,使Forth语言更有弹性。台湾的黃大一及現旅居美國的丁陳漢蓀是这方面的专材,黃大一在1980年代后期开发过两部完全使用FORTH的嵌入式系统,丁陳漢蓀於2002年代即以eforth架構打通軟硬体任督二脈發展完成forth芯片,並將畢生研究forth的心得於2003年代編輯成書。 forth是一种可扩展的,交互式的语言。最初为小型的嵌入式电脑设计的,现在它几乎可以在任何主流的芯片上解译和编译,甚至已有多種可直接运行forth指令的芯片。在电子--,专家系统,多用户数据库,和分布式实时控制系统中有广泛的应用。表面来看,forth是一种基于堆栈的概念机。例如要计算(3+4)*5,程序就是:3 4 + 5 *。首先把3和4入堆栈,然后调用+子程序,把堆栈的最顶上两个元素取出(也就是3和4)进行加法运算,然后把结果入堆栈,然后把5入堆栈,然后调用*子程序,把最顶的2个元素,也就是7和5取出,并进行乘法运算,然后把结果入堆栈,最后的。把结果从堆栈中取出列印。事实上这是一种最简单有效的概念机。当然forth远远不止这些。 最常用在内建程序,以及系统与过程控制,它也用在微电脑上。主要运用在数据搜集与处理、图形处理、专家系统,以及实时流程控制等。.

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Groovy

Apache的Groovy是Java平台上设计的面向对象编程语言。这门动态语言拥有类似Python、Ruby和Smalltalk中的一些特性,可以作为Java平台的脚本语言使用,Groovy代码动态地编译成运行于Java虚拟机(JVM)上的Java字节码,并与其他Java代码和库进行互操作。由于其运行在JVM上的特性,Groovy可以使用其他Java语言编写的库。Groovy的语法与Java非常相似,大多数Java代码也符合Groovy的语法规则,尽管可能语义不同。 Groovy 1.0于2007年1月2日发布,并于2012年7月发布了Groovy 2.0。从版本2开始,Groovy也可以静态编译,提供类型推论和Java相近的性能。Groovy 2.4是Pivotal软件赞助的最后一个主要版本,截止于2015年3月。Groovy已经将其治理结构更改为Apache软件基金会的项目管理委员会(PMC)。.

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JavaScript

JavaScript,一种高级编程语言,通过解释执行,是一门动态类型,面向对象(基于原型)的直譯語言。它已经由ECMA(欧洲电脑制造商协会)通过ECMAScript实现语言的标准化。它被世界上的绝大多数网站所使用,也被世界主流浏览器(Chrome、IE、Firefox、Safari、Opera)支持。JavaScript是一门基于原型、函数先行的语言,是一门多范式的语言,它支持面向对象编程,命令式编程,以及函数式编程。它提供语法来操控文本、数组、日期以及正则表达式等,不支持I/O,比如网络、存储和图形等,但这些都可以由它的宿主环境提供支持。 虽然JavaScript与Java这门语言不管是在名字上,或是在语法上都有很多相似性,但这两门编程语言从设计之初就有很大的不同,JavaScript的语言设计主要受到了Self(一种基于原型的编程语言)和Scheme(一门函数式编程语言)的影响。在语法结构上它又与C语言有很多相似(例如if条件语句、while循环、switch语句、do-while循环等)。 在客户端,JavaScript在传统意义上被实现为一种解释语言,但在最近,它已经可以被即时编译(JIT)执行。随着最新的HTML5和CSS3语言标准的推行它还可用于游戏、桌面和移动应用程序的开发和在服务器端网络环境运行,如Node.js。.

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Lex

在電腦科學裡面,lex是一個產生詞法分析器(lexical analyzer,"掃描器"(scanners)或者"lexers")的程式。 Lex常常與yacc 語法分析器產生程式(parser generator)一起使用。Lex(最早是埃里克·施密特和迈克·莱斯克製作)是許多UNIX系統的標準詞法分析器(lexical analyzer)產生程式,而且這個工具所作的行為被詳列為POSIX標準的一部分。 Lex讀進一個代表詞法分析器規則的輸入字串流,然後輸出以C語言實做的詞法分析器原始碼。 雖然傳統上是商業軟體,但是有些根據原本AT&T程式碼這些版本的Lex可以以公開原始碼的形式獲得,並被視為某些系統的一部份,例如說OpenSolaris和貝爾實驗室九號計畫。另一個有名的Lex公開原始碼版本是flex,代表"快速的詞法分析器"(fast lexical analyzer).

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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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Lua

Lua()程序设计语言是一个简洁、轻量、可扩展的脚本语言,Lua在葡萄牙语中的意思是月亮。.

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Nemerle

Nemerle,是微軟公司提出.NET平台上的新語言,由Wrocław大學的Kamil Skalski、Michał Moskal、Prof.

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Object Pascal

Object Pascal指Pascal的面向对象的衍生分支,以Delphi的主要编程语言著称。Pascal编译器,包括那些Object Pascal的编译器,在生成高优化代码同时,一般运行非常快。.

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Perl

Perl是高階、通用、直譯式、動態的程式语言家族。最初设计者拉里·沃尔為了讓在UNIX上進行報表處理的工作變得更方便,決定開發一個通用的腳本語言,而在1987年12月18日發表。目前,Perl语言家族包含两个分支Perl 5以及Perl 6(开发中)。 Perl借用了C、sed、awk、shell脚本以及很多其他程式語言的特性。其中最重要的特性是Perl内部集成了正则表达式的功能,以及巨大的第三方代码库CPAN。 2000年开始,目前拉里·沃尔开始開發Perl 6,來作為Perl的後繼;不過,Perl 6語言的語法有很多轉變,所以Perl 6被視為Perl家族中的另一個語言。 Perl语言的应用范围很广,除CGI以外,Perl被用于图形编程、系统管理、网络编程、金融、生物以及其他领域。由于其灵活性,Perl被称为脚本语言中的瑞士军刀。.

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PHP

PHP(全称:PHP:Hypertext Preprocessor,即“PHP:超文本预处理器”)是一种开源的通用计算机脚本语言,尤其适用于网络开发并可嵌入HTML中使用。PHP的语法借鉴吸收C语言、Java和Perl等流行计算机语言的特点,易于一般程序员学习。PHP的主要目标是允许网络开发人员快速编写动态页面,但PHP也被用于其他很多领域。 PHP最初是由勒多夫在1995年开始开发的;現在PHP的標準由the PHP Group維護。PHP以PHP License作為許可協議,不過因為這個協議限制了PHP名稱的使用,所以和開放原始碼許可協議GPL不相容。 PHP的應用範圍相當廣泛,尤其是在網頁程式的開發上。一般來說PHP大多執行在網頁伺服器上,透過執行PHP程式碼來產生使用者瀏覽的網頁。PHP可以在多數的伺服器和作業系統上執行,而且使用PHP完全是免費的。根據2013年4月的統計資料,PHP已經被安裝在超過2億4400萬個網站和210萬台伺服器上。 PHP在windows上有专门的官方移植编译项目,并且分多个VC编译器版本和线程安全特性来提供不同的版本支持。.

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Python (编程语言)

#重定向 Python.

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REBOL

REBOL(發音reb-ol ,英文Relative Expression Based Object Language的缩写),程序设计语言,结合了编程语言和元数据语言的特点,具有方言化的功能。针对分布式计算而设计。 REBOL由Carl Sassenrath设计,他是AmigaOS的系统架构师。.

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Ruby

Ruby 是一种面向对象、命令式、函数式、动态的通用编程语言。在20世纪90年代中期由日本電腦科學家松本行弘(Matz)设计并开发。 遵守BSD许可证和Ruby License。它的灵感与特性来自于Perl、Smalltalk、Eiffel、Ada以及Lisp语言。由Ruby语言本身还发展出了JRuby(Java平台)、IronRuby(.NET平台)等其他平台的Ruby语言替代品。.

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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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System/360

#重定向 IBM System/360.

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Tcl

Tcl(发音tickle)是一种脚本语言。由创建。TCL经常被用于快速原型开发 RAD、脚本编程、GUI编程和测试等方面。.

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Yacc

yacc(Yet Another Compiler Compiler),是Unix/Linux上一个用来生成编译器的编译器(编译器代码生成器)。yacc生成的编译器主要是用C語言寫成的语法解析器(Parser),需要与词法解析器Lex一起使用,再把兩部份產生出來的C程序一併編譯。yacc本來只在Unix系統上才有,但現時已普遍移植往Windows及其他平台。 yacc的输入是巴科斯范式(BNF)表达的语法规则以及语法规约的处理代码,Yacc输出的是基于表驱动的编译器,包含输入的语法规约的处理代码部分。 yacc是开发编译器的一个有用的工具,采用LALR(1)语法分析方法。 yacc最初由AT&T的Steven C.

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汇编语言

汇编语言(assembly language)是一种用于电子计算机、微处理器、微控制器,或其他可编程器件的低级语言。在不同的设备中,汇编语言对应着不同的机器语言指令集。一种汇编语言专用于某种计算机系统结构,而不像许多高级语言,可以在不同系统平台之间移植。 使用汇编语言编写的源代码,然后通过相应的汇编程序将它们转换成可执行的机器代码。这一过程被称为汇编过程。 汇编语言使用助记符(Mnemonics)来代替和表示特定低级机器语言的操作。特定的汇编目标指令集可能会包括特定的操作数。许多汇编程序可以识别代表地址和常量的标签(Label)和符号(Symbols),这样就可以用字符来代表操作数而无需采取写死的方式。普遍地说,每一种特定的汇编语言和其特定的机器语言指令集是一一对应的。 许多汇编程序为程序开发、汇编控制、辅助调试提供了额外的支持机制。有的汇编语言编寫工具经常会提供巨集,它们也被称为--汇编器。 现在汇编语言已不像其他大多數的程序設計語言一樣被廣泛用于程序設計,在今天的實際應用中,它通常被應用在底層硬件操作和高要求的程序優化的场合。驅動程序、嵌入式操作系統和實時運行程序都会需要組合語言。.

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泛型

泛型程序设计(generic programming)是程序设计语言的一种风格或范式。泛型允许程序员在强类型程序设计语言中编写代码时使用一些以后才指定的类型,在实例化时作为参数指明这些类型。各种程序设计语言和其编译器、运行环境对泛型的支持均不一样。Ada、Delphi、Eiffel、Java、C#、F#、Swift 和 Visual Basic.NET 称之为泛型(generics);ML、Scala 和 Haskell 称之为参数多态(parametric polymorphism);C++ 和 D称之为模板。具有广泛影响的1994年版的《Design Patterns》一书称之为参数化类型(parameterized type)。.

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机器语言

机器语言(machine language)是一種指令集的體--。这种指令集称为機器碼(machine code),是電腦的CPU可直接解讀的資料。 機器碼有時也被稱為原生碼(Native Code),這個名詞比較強調某種程式語言或函式庫與執行平台相關的部份。.

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另见

元程式設計

編程典範