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图灵完备

  youxin  阅读(2038)  评论(0编辑  收藏  举报
一切可计算的问题都能计算,这样的虚拟机或者编程语言就叫图灵完备的。
一个能计算出每个图灵可计算函数(Turing-computable function)的计算系统被称为图灵完备的。一个语言是图灵完备的,意味着该语言的计算能力与一个通用图灵机 (Universal Turing Machine)相当,这也是现代计算机语言所能拥有的最高能力。
图灵完备是什么意思呢?
在可计算理论中,当一组数据操作的规则(一组指令集,编程语言,或者元胞自动机)满足任意数据按照一定的顺序可以计算出结果,被称为图灵完备(turing complete)。一个有图灵完备指令集的设备被定义为通用计算机。如果是图灵完备的,它(计算机设备)有能力执行条件跳转(“if” 和 “goto”语句)以及改变内存数据。 如果某个东西展现出了图灵完备,它就有能力表现出可以模拟原始计算机,而即使最简单的计算机也能模拟出最复杂的计算机。所有的通用编程语言和现代计算机的指令集都是图灵完备的(C++ template就是图灵完备的),都能解决内存有限的问题。图灵完备的机器都被定义有无限内存,但是机器指令集却通常定义为只工作在特定的,有限数量的RAM上。
简单判定图灵完备的方法就是看该语言能否模拟出图灵机

图灵不完备的语言常见原因有循环或递归受限(无法写不终止的程序,如 while(true){}; ), 无法实现类似数组或列表这样的数据结构(不能模拟纸带). 这会使能写的程序有限

图灵完备可能带来坏处, 如C++的模板语言, 模板语言是在类型检查时执行, 如果编译器不加以检查,我们完全可以写出使得C++编译器陷入死循环的程序.

图灵不完备也不是没有意义, 有些场景我们需要限制语言本身. 如限制循环和递归, 可以保证该语言能写的程序一定是终止的.
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