计算机类专业结果这些都得自己学，整理一套编程语言设计与计算机科学核心概念集，日后开坑学习，博客狠狠写，知识学爆

一、内存管理

基础概念

• 指针（Pointer）
• 引用（Reference）
• 堆（Heap）
• 栈（Stack）
• 内存布局（Memory Layout）
• 垃圾回收（Garbage Collection）
• 内存泄漏（Memory Leak）
• 悬挂指针/引用（Dangling Pointer/Reference）
• 内存序（Memory Ordering）
• 写时复制（Copy-on-Write）
• 内存映射文件（Memory-mapped Files）
• 缓存一致性协议（Cache Coherence Protocol）
• 虚拟内存机制（Virtual Memory）
• 内存屏障（Memory Barrier）
• 内存对齐（Memory Alignment）
• 内存分配器（Memory Allocator）
• 内存池（Memory Pool）
• 引用计数（Reference Counting）
• 弱引用（Weak Reference）
• 循环引用（Circular Reference）
• 内存碎片（Memory Fragmentation）：包括内部碎片和外部碎片
• 分页与分段（Paging and Segmentation）：虚拟内存管理技术
• 垃圾回收算法：如标记-清除、复制、标记-整理等具体算法
• 内存管理单元（Memory Management Unit）
• 内存保护（Memory Protection）
• 内存访问（Memory Access）

存储类别

• 自动存储期（Automatic Storage Duration）
• 静态存储期（Static Storage Duration）
• 动态存储期（Dynamic Storage Duration）
• 线程存储期（Thread Storage Duration）
• 寄存器变量（Register Variable）

二、程序执行模型

函数调用机制

• 调用栈（Call Stack）
• 栈帧（Stack Frame）
• 调用约定（Calling Convention）
• 参数传递（Parameter Passing）
• 尾调用优化（Tail Call Optimization）
• 尾递归（Tail Recursion）
• Trampoline 机制
• Thunk：延迟计算的代码块
• Thunk 函数：用于实现惰性求值的技术

执行上下文

• 作用域（Scope）
• 词法作用域（Lexical Scope）
• 动态作用域（Dynamic Scope）
• 作用域链（Scope Chain）
• 闭包（Closure）
• 执行上下文（Execution Context）
• 变量环境（Variable Environment）
• 词法环境（Lexical Environment）
• 延续（Continuation）
• 协程（Coroutine）
• 生成器（Generator）

控制流

• 事件循环（Event Loop）
• 计算器模型（Evaluator Model）
• 消息传递接口（Message Passing）
• Actor 模型
• CSP（Communicating Sequential Processes）
• 控制流图（Control Flow Graph）
• 数据流分析（Data Flow Analysis）

三、并发与并行

并发模型

• 并发（Concurrency）
• 并行（Parallelism）
• 绿色线程（Green Threads）
• 内核线程（Kernel Threads）
• 用户态线程（User-level Threads）
• 线程池（Thread Pool）
• 工作窃取（Work Stealing）
• 屏障（Barrier）：同步原语
• fork-join 模型：并行任务执行模型
• 数据竞争（Data Race）：并发访问共享数据的问题

同步机制

• 原子操作（Atomic Operations）
• 比较并交换（Compare-and-Swap）
• 锁（Lock）
• 自旋锁（Spinlock）
• 互斥锁（Mutex）
• 读写锁（Read-Write Lock）
• 信号量（Semaphore）
• 条件变量（Condition Variable）
• 无锁编程（Lock-free Programming）
• 内存模型（Memory Model）
• 顺序一致性（Sequential Consistency）
• 释放获取语义（Release-Acquire Semantics）

异步编程

• Promise/Future
• async/await
• 响应式编程（Reactive Programming）
• 数据并行（Data Parallelism）
• 任务并行（Task Parallelism）
• 事务内存（Transactional Memory）

四、类型系统

类型分类

• 静态类型（Static Typing）
• 动态类型（Dynamic Typing）
• 强类型（Strong Typing）
• 弱类型（Weak Typing）
• 基本数据类型（Primitive Data Types）
• 复合数据类型（Composite Data Types）
• 引用类型（Reference Types）
• 值类型（Value Types）
• 类型推导（Type Inference）
• 类型检查（Type Checking）
• 类型擦除（Type Erasure）
• 类型转换（Type Casting）
• 类型别名（Type Alias）
• 类型注解（Type Annotation）
• 泛型（Generics）
• 类型参数（Type Parameter）
• 类型变量（Type Variable）
• 类型约束（Type Constraint）
• 类型构造器（Type Constructor）
• 类型等价（Type Equality）
• 类型子类型（Type Subtyping）
• 类型上界（Type Upper Bound）
• 类型下界（Type Lower Bound）
• 类型推断（Type Inference）
• 类型检查（Type Checking）
• 子类型（Subtyping）：类型之间的关系
• 型变（Covariance/Contravariance）：更详细的变型规则说明
• 不透明类型（Opaque Types）：隐藏实现细节的类型

高级类型概念

• 行多态（Row Polymorphism）
• 存在类型（Existential Types）
• 高阶类型（Higher-Kinded Types）
• 依赖类型（Dependent Types）
• 渐进类型（Gradual Typing）
• 类型类（Type Classes）
• 泛型（Generics）
• 变型（Variance）：协变、逆变、不变
• 类型安全（Type Safety）
• 类型擦除（Type Erasure）
• 单态化（Monomorphization）

五、函数与抽象

函数概念

• 高阶函数（Higher-Order Function）
• 回调函数（Callback）
• 递归（Recursion）
• 匿名函数（Anonymous Function）
• Lambda 表达式
• 柯里化（Currying）
• 部分应用（Partial Application）
• 函数组合（Function Composition）

抽象机制

• 控制抽象（Control Abstraction）
• 数据抽象（Data Abstraction）
• 迭代器（Iterator）
• 流处理（Stream Processing）
• 声明式编程（Declarative Programming）
• 函子（Functor）：映射结构的抽象概念
• 单子（Monad）：具有绑定操作的计算容器

六、面向对象编程

核心概念

• 类（Class）
• 对象（Object）
• 封装（Encapsulation）
• 继承（Inheritance）
• 多态（Polymorphism）
• 接口（Interface）
• 抽象类（Abstract Class）
• 混入（Mixin）
• 特质（Trait）

对象模型

• 虚函数表（Virtual Method Table）
• 方法解析顺序（Method Resolution Order）
• 对象布局（Object Layout）
• 多重继承（Multiple Inheritance）
• 虚继承（Virtual Inheritance）
• 原型继承（Prototypal Inheritance）
• 消息传递（Message Passing）：对象间的通信机制
• 委托（Delegation）：替代继承的复用机制

七、元编程与反射

元编程技术

• 反射（Reflection）
• 内省（Introspection）
• 宏系统（Macro System）
• 卫生宏（Hygienic Macro）
• 语法宏（Syntax Macro）
• 过程宏（Procedural Macro）
• 模板元编程（Template Metaprogramming）
• 注解处理（Annotation Processing）
• 属性导向编程（Attribute-Oriented Programming）

运行时元编程

• 动态代理（Dynamic Proxy）
• 方法缺失处理（Method Missing）
• 代码生成（Code Generation）
• AST 操作（Abstract Syntax Tree Manipulation）

八、编译与解释

编译原理

• 词法分析（Lexical Analysis）
• 语法分析（Syntax Analysis）
• 语义分析（Semantic Analysis）
• 中间代码生成（Intermediate Code Generation）
• 代码优化（Code Optimization）
• 目标代码生成（Target Code Generation）
• 编译器架构（Compiler Architecture）
• 编译器设计（Compiler Design）
• 编译器实现（Compiler Implementation）
• 链接时优化（Link Time Optimization, LTO）：跨模块优化技术
• Profile-Guided Optimization (PGO)：基于运行时信息的优化

执行引擎

• 解释器（Interpreter）
• 字节码（Bytecode）
• 即时编译（Just-In-Time Compilation）
• 抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST）
• 单态化（Monomorphization）
• 类型擦除（Type Erasure）
• 中间表示（Intermediate Representation）
• SSA 形式（Static Single Assignment）

九、系统接口

操作系统交互

• 系统调用（System Call）
• 文件描述符（File Descriptor）
• ABI（Application Binary Interface）
• 系统 V ABI
• TLS（Thread Local Storage）
• 信号处理（Signal Handling）

十、异常与错误处理

错误处理机制

• 异常处理（Exception Handling）
• 返回值错误（Error Return Values）
• Result 类型
• 可选值（Option/Maybe）
• 断言（Assertion）
• 契约编程（Design by Contract）

资源管理

• RAII（Resource Acquisition Is Initialization）
• 所有权系统（Ownership System）
• 借用检查（Borrow Checking）
• 生命周期（Lifetime）
• 析构函数（Destructor）
• finally 块

十一、模块化与代码组织

代码组织

• 模块化（Modularity）
• 命名空间（Namespace）
• 包管理（Package Management）
• 依赖注入（Dependency Injection）
• 接口隔离（Interface Segregation）

链接与加载

• 静态链接（Static Linking）
• 动态链接（Dynamic Linking）
• 符号解析（Symbol Resolution）
• 重定位（Relocation）
• 名称修饰（Name Mangling）

十二、性能优化

编译器优化

• 内联优化（Inlining）
• 常量传播（Constant Propagation）
• 死代码消除（Dead Code Elimination）
• 循环优化（Loop Optimization）
• 向量化（Vectorization）
• 分支目标缓冲（Branch Target Buffer）：提高分支预测准确性的硬件机制
• 指令级并行（Instruction Level Parallelism）：CPU 级别的并行执行

运行时优化

• 内联缓存（Inline Cache）
• 方法缓存（Method Cache）
• 逃逸分析（Escape Analysis）
• 栈上替换（On-Stack Replacement）
• 热点代码检测（Hotspot Detection）

硬件优化

• 缓存局部性（Cache Locality）
• 分支预测（Branch Prediction）
• 流水线冒险（Pipeline Hazard）
• 预取（Prefetching）
• SIMD（Single Instruction Multiple Data）

十三、形式化方法与理论

形式化验证

• 霍尔逻辑（Hoare Logic）
• 指称语义（Denotational Semantics）
• 操作语义（Operational Semantics）
• 公理语义（Axiomatic Semantics）
• 进展定理（Progress Theorem）
• 保持定理（Preservation Theorem）

计算理论

• λ 演算（Lambda Calculus）
• 组合子逻辑（Combinatory Logic）
• 图灵完备性（Turing Completeness）
• 邱奇-图灵论题（Church-Turing Thesis）
• 停机问题（Halting Problem）

十四、现代语言特性

语言设计趋势

• 空安全（Null Safety）
• 模式匹配（Pattern Matching）
• 异步/等待（Async/Await）
• 记录类型（Record Types）
• 代数数据类型（Algebraic Data Types）
• 效应系统（Effect System）
• 资源安全（Resource Safety）
• 所有权与借用（Ownership and Borrowing）：Rust 中的内存安全机制
• 异构编程（Heterogeneous Programming）：利用多种计算设备的编程模型

表达式问题

• 表达式问题（Expression Problem）
• 访问者模式（Visitor Pattern）
• 模式匹配解构

十五、编程范式

主要范式

• 命令式编程（Imperative Programming）
• 声明式编程（Declarative Programming）
• 函数式编程（Functional Programming）
• 逻辑编程（Logic Programming）
• 面向对象编程（Object-Oriented Programming）
• 面向方面编程（Aspect-Oriented Programming）

混合范式

• 多范式编程（Multi-paradigm Programming）
• 函数响应式编程（Functional Reactive Programming）
• 元对象协议（Metaobject Protocol）

十六、软件开发基础

基础概念

• 表达式与语句（Expressions vs Statements）
• 控制流（Control Flow）
• 数据结构（Data Structures）
• 算法（Algorithms）
• 复杂度分析（Complexity Analysis）
• 设计模式（Design Patterns）：常见问题的标准解决方案
• SOLID 原则：面向对象设计的五个基本原则