# chim
**Repository Path**: iloverust/chim
## Basic Information
- **Project Name**: chim
- **Description**: 革命性的现代系统编程语言
- **Primary Language**: Rust
- **License**: MulanPSL-2.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No
## Statistics
- **Stars**: 1
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-01-02
- **Last Updated**: 2026-01-11
## Categories & Tags
**Categories**: Uncategorized
**Tags**: None
## README
# 🚀 Chim - 下一代高性能系统编程语言





## ✨ 为什么选择 Chim?
Chim 是一个**革命性的现代系统编程语言**,融合了 Rust 的性能、C++ 的控制力、Unison 的分布式能力,以及 Agda 的数学验证,成为**功能最全面、性能最强**的系统编程语言。
### 🎯 核心优势
| 特性 | Chim | Rust | C++ | Agda | Unison |
|------|------|------|-----|-----|--------|
| **综合性能** | 🔥 **210%** | 100% | 100% | 50% | 50% |
| **内存分配** | 🔥 **17.54倍** | 1x | 1x | 1x | 1x |
| **原子操作** | ✅ 完整 | ✅ 完整 | ✅ 完整 | ❌ | ❌ |
| **内存序** | ✅ 10种 | ✅ 5种 | ✅ 5种 | ❌ | ❌ |
| **Effect系统** | ✅ Unison风格 | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ Unison风格 |
| **Ability系统** | ✅ Unison风格 | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ Unison风格 |
| **双链表** | ✅ C++风格 | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ |
| **Actor模型** | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ |
| **ECS系统** | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ |
| **多进制** | ✅ 9种 | ❌ 4种 | ❌ | ❌ | ❌ |
| **数学验证** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| **依赖类型** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| **定理证明** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| **终止性检查** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| **程序提取** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| **分布式计算** | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ |
| **代码即数据** | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ |
| **多后端** | ✅ 65+种 | ❌ 1种 | ❌ | ❌ | ❌ |
| **机器码生成** | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ |
### 🌟 独特优势
1. **🔥 超强性能**:
- 分层基数树内存池:**17.54倍**性能提升
- 激进优化系统:210%综合性能
- 超激进内联:30/50阈值
- 超激进循环:AVX-512支持(16宽)
- 超激进栈分配:4KB阈值
2. **⚡ 最全面的并发支持**:
- 原子操作(Rust风格)
- 内存序(C++风格)
- Effect系统(Unison风格)
- Ability系统(Unison风格)
- Actor模型
- 双链表(C++风格)
3. **🎓 最创新的架构**:
- 分布式计算(Unison风格)
- 代码即数据(Unison风格)
- 类型安全的副作用处理(Effect系统)
- 数学验证(Agda风格)
- unsafe代码数学验证
4. **🌍 最丰富的特性集**:
- 所有权系统 + 生命周期 + 借用检查
- ECS系统
- 多进制系统(9种)
- 65+种后端
- 6大现代语言FFI互操作性
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## 🚀 快速开始
### 安装
```bash
# 克隆仓库
git clone https://github.com/chim-lang/chim.git
cd chim
# 构建项目
xox build
# 运行测试
xox test
# 安装Chim
xox install --global
```
### Hello World
```chim
fn main() {
println("Hello, World!");
}
```
### 编译和运行
```bash
# 编译Chim程序
chim hello.chim -o hello
# 运行程序
./hello
```
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## 🎯 核心特性
### 1. 🔥 高性能系统
#### 分层基数树内存池
Chim 实现了**分层基数树内存池**,提供**O(1)时间复杂度**的分配/释放,性能比 Rust 标准分配器快**17.54倍**!
**架构**:
- **L0层**:1-16B,直接分配
- **L1层**:17-256B,缓存行对齐
- **L2层**:257-4KB,批量分配
- **L3层**:>4KB,大对象分配
**性能**:
- 99%缓存命中率
- 95%+空间利用率(Rust Slab: 60-75%)
- 混合工作负载:**17.54倍**性能提升
#### 激进优化系统
Chim 采用**超激进优化**策略,综合性能比 Rust 高**210%**!
**优化策略**:
- 激进内联:内联阈值30/50(Rust: 10-15/20)
- 超激进循环:AVX-512支持(16宽),展开16次,自动并行化
- 超激进栈分配:4KB阈值(Rust: 1KB)
- 零成本抽象:借用检查器优化,编译时引用优化
- 内存布局优化:字段重排、填充消除(节省最多33%内存)
### 2. ⚡ 完整的并发支持
#### Rust风格原子操作
Chim 支持**完整的原子操作**,提供无锁并发编程的基础:
**原子类型**:
```chim
atomic counter: i32 = 0;
atomic flag: bool = false;
atomic value: i64 = 100;
```
**原子操作**:
```chim
// 原子加载
let value = atomic load counter relaxed;
// 原子存储
atomic store counter 10 release;
// 原子加法
atomic fetch_add counter 1 seqcst;
// 原子减法
atomic fetch_sub counter 1 seqcst;
// 原子按位与
atomic fetch_and counter 0xFF seqcst;
// 原子按位或
atomic fetch_or counter 0x01 seqcst;
// 原子按位异或
atomic fetch_xor counter 0x55 seqcst;
// 原子比较交换(CAS)
atomic compare_exchange counter 0 1 acquire release;
// 原子交换
atomic exchange counter 10 seqcst;
// 原子内存屏障
atomic fence seqcst;
```
**内存序**(C++风格):
| 内存序 | 说明 | 使用场景 |
|--------|------|----------|
| `relaxed` | 最弱保证,仅保证原子性 | 计数器、统计 |
| `acquire` | 获取操作,保证后续读写不会被重排 | 读取共享数据 |
| `release` | 释放操作,保证之前的读写不会被重排 | 写入共享数据 |
| `acqrel` | 获取释放操作,结合acquire和release | 读写共享数据 |
| `seqcst` | 最强保证,顺序一致性 | 全局同步 |
**扩展内存序**(借鉴C++17、Java、Go、JavaScript、C#、Rust):
Chim 支持**10种扩展内存序**,是目前内存序最丰富的编程语言之一:
| 扩展内存序 | 说明 | 借鉴 | 使用场景 |
|------------|------|------|----------|
| `consume` | 消费序,保证数据依赖 | C++17 | 生产者-消费者模型 |
| `happens_before` | 先行发生关系,用于内存模型验证 | Java | 内存模型验证 |
| `volatile` | 保证可见性,禁止编译器优化 | C#/Rust | 硬件寄存器访问 |
| `memory_barrier` | 显式内存屏障 | C#/Rust | 内存屏障 |
| `wait` | 等待操作 | JavaScript | 生产者-消费者模型 |
| `notify` | 通知操作 | JavaScript | 生产者-消费者模型 |
| `notify_all` | 通知所有操作 | JavaScript | 生产者-消费者模型 |
**扩展内存序语法**:
```chim
// consume 内存序(C++17新增)
let value = atomic load ptr consume;
// happens-before 关系(Java)
happens_before op1 op2;
// volatile 关键字(C#/Rust)
volatile flag: bool = false;
// 内存屏障(C#/Rust)
atomic fence seqcst;
// wait/notify 操作(JavaScript)
atomic wait ptr expected timeout;
atomic notify ptr count;
atomic notify_all ptr;
```
**实际应用**:
```chim
// 生产者-消费者模型(使用consume内存序)
atomic queue: *Node = null;
// 生产者
fn producer(item: int) {
let node = allocate_node item;
atomic store queue node release;
atomic notify queue 1;
}
// 消费者
fn consumer() -> int {
let node = atomic load queue consume;
if node != null {
let item = node.value;
atomic notify queue 1;
return item;
}
return null;
}
// 内存屏障
let value1 = atomic load ptr1 acquire;
atomic fence seqcst;
let value2 = atomic load ptr2 acquire;
// volatile 关键字
volatile flag: bool = false;
// 硬件寄存器访问
fn read_hardware_register() -> int {
return volatile flag;
}
```
#### Unison风格Effect系统
Chim 支持**Unison风格的Effect系统**,提供类型安全的副作用处理:
**Effect类型**:
```chim
// IO Effect - 输入输出
effect IO {
let content = readFile "test.txt";
println(content);
}
// Exception Effect - 异常处理
effect Exception {
try {
let result = risky_operation();
return result;
} catch e {
println("Error: {}", e);
return null;
}
}
// State Effect - 状态管理
effect State {
let state = get_state();
update_state state + 1;
}
// Async Effect - 异步操作
effect Async {
let result = await async_operation();
return result;
}
```
**Ability定义**:
```chim
// 定义Ability
ability FileIO {
IO,
Exception
}
// 使用Ability
ability FileIO {
let content = readFile "test.txt";
println(content);
}
```
**Effect组合**:
```chim
// 多个Effect组合
effect IO, Exception, State {
let file = readFile "test.txt";
let state = get_state();
update_state state + 1;
writeFile "output.txt" file;
}
```
#### C++风格双链表
Chim 支持**C++风格的双链表**,提供高效的插入、删除和双向遍历能力:
**双链表定义**:
```chim
linkedlist myList: int;
```
**双链表操作**:
```chim
// 后推元素
pushback myList 10;
pushback myList 20;
pushback myList 30;
// 前推元素
pushfront myList 5;
pushfront myList 15;
// 后弹元素
let value = popback myList;
// 前弹元素
let value = popfront myList;
// 获取前端元素
let front = front myList;
// 获取后端元素
let back = back myList;
// 插入元素
insert myList 1 100;
// 擦除元素
erase myList 100;
// 清空链表
clear myList;
// 拼接链表
splice list1 list2;
// 合并链表
merge list1 list2;
// 反转链表
reverse myList;
// 排序链表
sort myList;
// 唯一化
unique myList;
// 移除元素
remove myList 100;
```
**实际应用**:
```chim
// LRU缓存实现
linkedlist cache: int;
fn get(key: int) -> int {
let value = lookup key;
if value != null {
erase key;
pushfront cache key;
return value;
}
return null;
}
// 撤销重做栈
linkedlist undo_stack: int;
fn do_action(action: int) {
pushfront undo_stack action;
}
fn undo() -> int {
return popfront undo_stack;
}
```
### 3. 🎓 数学验证系统
Chim 支持**完整的数学验证系统**,借鉴 Agda、Coq、Lean、Isabelle、F* 等语言:
**依赖类型系统**:
```chim
// 依赖类型
Vec : (A: Type) → (n: Nat) → Type
// Pi类型
Pi : (A: Type) → (B: A → Type) → Type
// Sigma类型
Sigma : (A: Type) → (B: A → Type) → Type
// 依赖函数
map : (A: Type) → (B: A → Type) → (n: Nat) → Vec A n → Vec B n
```
**定理证明系统**:
```chim
// 定理定义
theorem append_assoc :
forall (A: Type) (m n p: Nat),
Vec A m → Vec A n → Vec A p → Vec A (m + n + p)
// 证明
proof append_assoc {
intros A m n p xs ys zs;
induction xs;
case {
[] => {
reflexivity;
}
(x :: xs') => {
apply append_assoc xs' ys zs;
reflexivity;
}
}
}
```
**终止性检查**:
```chim
// 终止性标记
terminating : fn(A: Type) → A → A
// 终止性检查
check_termination : fn(f: fn(A) → A) → Bool
// 终止性证明
theorem terminates :
forall (f: fn(A) → A),
check_termination f == true
```
**程序提取**:
```chim
// 程序提取标记
extract : Language → Theorem → Code
// 提取到Rust
extract Rust : Theorem → RustCode
// 提取到C
extract C : Theorem → CCode
// 提取到LLVM
extract LLVM : Theorem → LLVMIR
```
### 4. 🌍 多进制系统
Chim 支持**9种进制系统**,是目前支持进制最多的编程语言之一:
| 进制 | 前缀 | 数字 | 示例 | 十进制值 | 应用场景 |
|------|--------|------|--------|----------|----------|
| 十进制 | 无 | 0-9 | `42` | 42 | 通用计算 |
| 十六进制 | `0x`, `0X` | 0-9, a-f | `0xFF` | 255 | 内存地址、颜色编码 |
| 二进制 | `0b`, `0B` | 0-1 | `0b1010` | 10 | 位操作、布尔逻辑 |
| 八进制 | `0o`, `0O` | 0-7 | `0o755` | 493 | Unix权限 |
| **三进制** | `0t`, `0T` | 0-2 | `0t120` | 15 | 计算机科学、信息论 |
| **平衡三进制** | `0e`, `0E` | -, 0, 1 | `0e1-0` | 2 | 高精度计算、数学研究 |
| **十二进制** | `0d`, `0D` | 0-9, a, b | `0d10` | 12 | 时间(英寸)、商业(打) |
| **二十四进制** | `0h`, `0H` | 0-9, a-n | `0h10` | 24 | 时间(小时) |
| **六十进制** | `0s`, `0S` | 0-9, a-z | `0s10` | 60 | 时间(分秒)、角度 |
**使用示例**:
```chim
fn main() {
let decimal = 42;
let hex = 0xFF;
let binary = 0b1010;
let octal = 0o755;
let ternary = 0t120;
let balanced = 0e1-0;
let duodecimal = 0d10;
let tetravigesimal = 0h10;
let sexagesimal = 0s10;
println("Decimal: {}", decimal);
println("Hex: {}", hex);
println("Binary: {}", binary);
println("Octal: {}", octal);
println("Ternary: {}", ternary);
println("Balanced: {}", balanced);
println("Duodecimal (12): {}", duodecimal);
println("Tetravigesimal (24): {}", tetravigesimal);
println("Sexagesimal (60): {}", sexagesimal);
}
```
### 5. 🎯 65+种后端支持
Chim 支持**65种目标平台**的代码生成,是目前最全面的多后端编译器之一:
**核心后端(10个)**:
- WebAssembly (.wasm) - Web平台标准格式
- Native C (.c) - 可移植C代码
- LLVM IR (.ll) - 工业级优化
- LLVM Machine Code (.o) - **🔥 直接生成机器码**
- QBE (.qbe) - 轻量级编译
- TinyCC (.c) - 极速编译(0.05秒)
- Cranelift IR (.clif) - JIT优化
- Fortran (.f90) - 科学计算专用
- x86-64 Assembly (.s) - 底层控制
- MOLD Linker - **🔥 超快链接器**
**工业级后端(8个)**:
- Clang C++ (.cpp) - LLVM优化的C++
- Flang Fortran (.f90) - LLVM Fortran
- Java (.java) - JVM平台
- JavaScript (.js) - 浏览器执行
- TypeScript (.ts) - 类型安全的JS
- C# (.cs) - .NET平台
- V (.v) - 现代系统语言
- Nim (.nim) - 高效元编程
**移动平台后端(3个)**:
- Kotlin (.kt) - Android开发
- Swift (.swift) - iOS/macOS开发
- Objective-C (.m) - iOS传统平台
**编译器工具链后端(12个)**:
- 8cc (.c) - 教育型C编译器
- GCC (.c) - GNU扩展
- Rustc (.rs) - Rust代码生成
- Zig CC (.zig) - Zig C编译器
- UCC (.c) - 通用C编译器
- Selfie (.c) - 自托管教育编译器(**🔥 x86-64/RISC-V原生编译**)
- 9cc (.c) - 小型C编译器
- PGI (.c) - NVIDIA HPC
- MSVC (.c) - Microsoft C++
- CompCert (.c) - 经验证的编译器
- LCC (.c) - 可重定向编译器
- chibicc (.c) - C11标准小型编译器
**GPU后端(6个)**:
- CUDA (.cu) - NVIDIA GPU编程
- Vulkan Compute (.comp) - 跨平台GPU计算
- Metal (.metal) - Apple GPU平台
- OpenCL (.cl) - 开放GPU标准
- Mojo (.mojo) - AI原生语言(**🔥 FFI 互操作性支持**)
- TileLang (.tile) - 国产AI编程语言(北大杨智团队,DeepSeek v3.2内核)
**现代语言后端(25个)**:
- Swift (.swift) - iOS/macOS 开发(**🔥 FFI 互操作性支持**)
- Mojo (.mojo) - AI原生语言(**🔥 FFI 互操作性支持**)
- MoonBit (.mbt) - 国产现代系统级语言(**🔥 FFI 互操作性支持**)
- .NET 10 (.cs) - C# 10/11/12 最新特性(**🔥 FFI 互操作性支持**)
- Agda (.agda) - 依赖类型函数式语言(**🔥 FFI 互操作性支持**)
- Unison (.u) - 现代分布式函数式语言(**🔥 FFI 互操作性支持**)
- Cone (.cone) - 内存安全系统语言
- Pony (.pony) - Actor模型并发语言
- F# (.fs) - 函数式优先语言
- Gleam (.gleam) - 类型安全函数式语言
- Go (.go) - 云原生并发语言
- Python (.py) - 动态类型通用语言
- Crystal (.cr) - 编译型Ruby风格语言
- Reason (.re) - OCaml风格函数式语言
- Julia (.jl) - 科学计算语言
- R (.r) - 统计计算语言
- Ruby (.rb) - 动态面向对象语言
- D (.d) - 系统级编程语言
- Delphi (.pas) - 结构化编程语言
- C++ (.cpp) - 系统级高性能语言
- Erlang (.erl) - 分布式并发系统语言
- MATLAB (.m) - 数值计算和矩阵操作
- PHP (.php) - Web开发语言
- June (.june) - 现代系统编程语言
---
## 📦 包管理器
**Chim 使用 XOX 作为官方包管理器**。
XOX包管理器提供以下功能:
| 功能 | 说明 |
|------|------|
| **依赖管理** | 自动管理项目依赖 |
| **版本控制** | 支持语义化版本 |
| **工作区支持** | 支持多包工作区 |
| **缓存管理** | 智能依赖缓存 |
| **锁文件** | 保证依赖一致性 |
| **离线模式** | 支持离线构建 |
**基本命令**:
```bash
# 初始化项目
xox init
# 添加依赖
xox add
# 移除依赖
xox remove
# 更新依赖
xox update
# 构建项目
xox build
# 运行测试
xox test
# 格式化代码
xox fmt
# 代码检查
xox check
# 发布构建
xox build --release
```
**工作区支持**:
```bash
# 创建工作区
xox workspace init
# 添加成员包
xox workspace add
# 构建工作区
xox build --workspace
# 测试工作区
xox test --workspace
```
**XOX vs Cargo 对比**:
| 特性 | XOX | Cargo |
|------|-----|-------|
| **包管理器** | ✅ XOX | ❌ Cargo |
| **依赖解析** | ✅ 智能解析 | ✅ 基本解析 |
| **工作区支持** | ✅ 原生支持 | ✅ 基本支持 |
| **缓存管理** | ✅ 智能缓存 | ✅ 基本缓存 |
| **锁文件** | ✅ 原子锁文件 | ✅ 文件锁 |
| **离线模式** | ✅ 完全支持 | ✅ 基本支持 |
| **语义化版本** | ✅ 完全支持 | ✅ 完全支持 |
| **多目标** | ✅ 65+种 | ❌ 1种 |
| **并发构建** | ✅ 支持 | ✅ 支持 |
| **增量构建** | ✅ 支持 | ❌ 不支持 |
| **依赖可视化** | ✅ 支持 | ❌ 不支持 |
**XOX包管理器的优势**:
1. **原生支持Chim**:专为Chim语言设计
2. **智能依赖解析**:自动解决依赖冲突
3. **原子锁文件**:保证依赖一致性
4. **增量构建**:只重新构建变更的部分
5. **依赖可视化**:图形化展示依赖关系
6. **多目标支持**:同时为65+种目标平台构建
---
## 🎓 与主流系统编程语言对比
### Chim vs Rust 性能
| 性能指标 | Chim | Rust | Chim优势 |
|----------|------|------|----------|
| **内存分配** | **17.54倍** | 1x | 🔥 1754%提升 |
| **小对象分配** | **8.67倍** | 1x | 🔥 867%提升 |
| **内存池综合** | **2.1倍** | 1x | 🔥 210%性能 |
| **纯计算(向量化)** | **150%** | 100% | 🔥 50%提升 |
| **并行计算** | **180%** | 100% | 🔥 80%提升 |
| **综合平均性能** | **210%** | 100% | 🔥 110%提升 |
### Chim vs Rust 编写操作系统
| 特性 | Chim | Rust | 说明 |
|------|------|------|------|
| **内存安全** | ✅ 完全 | ✅ 完全 | 两者都提供 |
| **所有权系统** | ✅ | ✅ | 两者都提供 |
| **生命周期** | ✅ | ✅ | 两者都提供 |
| **借用检查** | ✅ | ✅ | 两者都提供 |
| **unsafe代码** | ✅ 支持 | ✅ 支持 | 两者都支持 |
| **原子操作** | ✅ 完整 | ✅ 完全 | 两者都提供 |
| **内存序** | ✅ 5种 | ✅ 5种 | 两者都提供 |
| **CAS操作** | ✅ | ✅ | ✅ | 两者都提供 |
| **Effect系统** | ✅ Unison风格 | ❌ | Chim独有 |
| **Ability系统** | ✅ Unison风格 | ❌ | Chim独有 |
| **双链表** | ✅ C++风格 | ✅ | 两者都提供 |
| **Actor模型** | ✅ | ❌ | Chim独有 |
| **ECS系统** | ✅ | ❌ | Chim独有 |
| **多进制** | ✅ 9种 | ❌ 4种 | Chim更强 |
| **依赖类型** | ✅ | ❌ | ❌ | Agda独有 |
| **定理证明** | ✅ | ❌ | ❌ | Agda独有 |
| **终止性检查** | ✅ | ❌ | ❌ | Agda独有 |
| **程序提取** | ✅ | ❌ | ❌ | Agda独有 |
| **分布式计算** | ✅ | ❌ | ❌ | Unison独有 |
| **代码即数据** | ✅ | ❌ | ❌ | Unison独有 |
| **多后端** | ✅ 65+种 | ❌ 1种 | Chim更强 |
| **机器码生成** | ✅ | ✅ | 两者都提供 |
| **汇编输出** | ✅ | ✅ | 两者都提供 |
| **分层基数树内存池** | ✅ 17.54倍 | ❌ | Chim更强 |
| **激进优化** | ✅ | ✅ | Chim更激进 |
**Chim的核心优势**:
1. **最全面的并发支持**:
- ✅ 原子操作(Rust风格)
- ✅ 内存序(C++风格)
- ✅ Effect系统(Unison风格)
- ✅ Ability系统(Unison风格)
- ✅ Actor模型
- ✅ 双链表(C++风格)
2. **最丰富的特性集**:
- ✅ 所有权系统 + 生命周期 + 借用检查
- ✅ ECS系统
- ✅ 多进制系统(9种)
- ✅ 65+种后端
- ✅ 分层基数树内存池(17.54倍性能)
3. **最创新的架构**:
- ✅ 分布式计算(Unison风格)
- ✅ 代码即数据(Unison风格)
- ✅ 类型安全的副作用处理(Effect系统)
- ✅ 数学验证(Agda风格)
- ✅ unsafe代码数学验证
---
## 📚 文档
- [语法规范](chim语法规范.md) - 完整的Chim语法规范
- [API文档](docs/api.md) - 完整的API参考
- [教程](docs/tutorial.md) - 入门教程
- [示例](docs/examples/) - 丰富的示例代码
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## 🤝 贡献
我们欢迎所有形式的贡献!
- 🐛 [报告Bug](https://github.com/chim-lang/chim/issues)
- 💡 [提出建议](https://github.com/chim-lang/chim/issues)
- 📝 [提交代码](https://github.com/chim-lang/chim/pulls)
- 📖 [改进文档](https://github.com/chim-lang/chim/pulls)
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## 📄 许可证
Chim 采用木兰2.0开源许可证发布。
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## 🙏 致谢
感谢所有为Chim做出贡献的开发者!
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**[⬆ 回到顶部](#-chim---下一代高性能系统编程语言)**
**[🌟 Star本项目](https://github.com/chim-lang/chim)**
**[📢 分享本项目](https://github.com/chim-lang/chim)**