Erlang（/ˈɜːrlæŋ/）是一種通用的平行導向函數式程式語言。Erlang也可以指Erlang/OTP的通稱，開源電信平台（OTP）是Erlang的常用執行環境及一系列標準元件。
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| 編程範型 | 多重典範：函數式、並行 |
|---|---|
| 設計者 | 喬·阿姆斯特朗、Robert Virding、Mike Williams |
| 實作者 | 愛立信 |
| 面市時間 | 1986年 |
| 當前版本 |
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| 型態系統 | 動態、強 |
| 許可證 | Apache許可證2.0 （從OTP 18.0開始） Erlang公共許可協議1.1 （早期版本） |
| 文件擴展名 | .erl .hrl |
| 網站 | www |
| 主要實作產品 | |
| Erlang | |
| 啟發語言 | |
| Prolog, Smalltalk, PLEX,[2] LISP | |
| 影響語言 | |
| Akka, Clojure, Dart, Elixir, F♯, Opa, Oz, Reia, Rust, Scala | |
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Erlang 執行環境為專有以下要求的系統設計：
Erlang是運作於虛擬機的直譯式語言，但是現在也包含有烏普薩拉大學高性能Erlang計劃（HiPE）[3]開發的原生程式碼編譯器，自R11B-4版本開始，Erlang也支持腳本直譯器。在編程範型上，Erlang屬於多重典範程式語言，涵蓋函數式、平行式及分散式。循序執行的Erlang是一個及早求值, 單次賦值和動態資料形態的函數式程式語言。
它由喬·阿姆斯特朗（Joe Armstrong）在瑞典電信設備製造商愛立信所轄的電腦科學研究室開發，目的是創造一種可以應付大規模並發活動的程式語言和執行環境。Erlang於1987年釋出正式版本，最早是愛立信擁有的私有軟體，經過十年的發展，於1998年發表開放源碼版本。
開發及演變歷史
Erlang得名於丹麥數學家及統計學家Agner Krarup Erlang，同時Erlang還可以表示Ericsson Language。Erlang語言由瑞典愛立信電信公司的喬·阿姆斯特朗開始設計，開始於公元一九八零年代。最初是以Prolog程式語言為基礎，幾度改版之後，改成以Joe's Abstract Machine為基礎的獨立語言執行環境。雖然語言風格仍與Prolog相近，不過因Erlang語言設計的走向，Erlang成為具備函數語言特色的程式語言[4]。
1998年起，Erlang發布開放源碼版本，稱為開源電信平台。開源電信平台採用修改過的Mozilla公共許可證協議發放，同時愛立信仍然提供商業版本的技術支持。目前，Erlang最大的商業用戶是愛立信，其他知名用戶有北電網路、亞瑪遜以及T-Mobile等[5]。
- 平行導向程式設計 在語言中，可以藉由spawn/*函數，將特定的函數設定為獨立的行程，之後可以做跨行程通訊。
- 函數式程式設計 由於Erlang早期以Prolog開發製成，受語言特性影響，即成為函數式語言。
- 單次賦值 每個變數只能跟資料綁一次，所以，不像一般程式語言的變數可以多次指定為不同的值。單次賦值的好處是狀態單純，使程式容易閱讀。
- 及早求值或嚴格求值 Erlang基本求值策略為電腦語言中及早求值之特性。而且，可以藉由明確使用無參數的λ演算式，將特定函數設定為惰性求值策略。
- 動態資料型態與類型系統 有編譯時期的型態檢查系統支援。
- 錯誤先發 在執行時期發生的錯誤，會由錯誤位置送出訊息，發生錯誤的行程立刻停止動作。藉由行程鏈通機制，可以自動傳遞錯誤、捕捉錯誤，使其他行程能夠幫助處理錯誤。
- 程式碼熱更新 由於Erlang是函數語言，可以撰寫特定的程式結構，製作即時更換新版函數的機制。
- 腳本語言 Erlang實作提供了腳本執行方式。
語言構成
Erlang程式結構以函數定義為主。函數是一組將輸入分別對應到輸出的規則，對應方式遵守數學函數的慣例。此外，Erlang語言由幾項構句要素所組成，包括文字(或稱原子)、數字、列表、值組、字元、字串、二進位資料、模組、與特定用途的關鍵字如fun ... end, if ... end, case ... of ... end, spawn, !, receive ... end等等。以下段落分別列示並舉例說明Erlang程式的基本構成部份，涵蓋資料格式、表達式格式與內建函數。
| 類型 | 意義與構詞規則 | 例子 |
|---|---|---|
| 原子 | 原子是基本資料單元，以一般文字構成。構詞規則有：
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| 數字 | 數字是基本資料單元，可以是整數或實數。
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| 列表 | 列表是與鏈接序列相同的資料結構。任一列表大致區分為頭部與尾部，頭部是列表的第一項，尾部是列表除第一項之外的其他部份。
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| 值組 | 值組是將二個、三個或多個資料放在一起的資料結構。
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| 字元 | Erlang將字元存為32位元的整數。
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| 字串 | Erlang將字串視同一列整數列表。
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| 二進位資料 | 以左邊 << 、右邊 >> 符號，包含由位元語法（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）表示的資料。 |
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| 函數識別項 | Erlang容許用文字表示函數識別項，使程式中可以對指定函數做函數呼叫，或者當做資料傳遞。函數識別項格式為：
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用途見以下「函數式程式設計」小節。 |
| 程序代號 | Erlang容許以內建函數erlang:spawn/3、erlang:spawn/4、erlang:spawn/1、erlang:spawn/2等等，將指定函數啟動為一個程序。程序啟動之後，Erlang以左邊 < 、右邊 > ，包含一個數字和點號組成的編號，表示此程序代號。 | 見以下「平行式程式設計」小節。 |
| 模組 | Erlang容許將一些程式整理為一個模組。模組的設定，是在源碼檔案開頭書寫模組標記，格式為：
-module(模組名稱). -export( [ 函數名稱/參數數目 , 函數名稱/參數數目 , ... ] ). -import( 模組名稱, [ 函數名稱/參數數目 , 函數名稱/參數數目 , ... ] ). 模組名稱和函數名稱都是原子。 -module(模組名稱) 定義模組的名字，要與檔名相同。 -export( ... ) 定義模組釋出的函數，模組內的任何函數必須要釋出才能讓外部透過模組呼叫該函數。 -import( ... ) 定義本模組要從其他模組匯入哪些函數，以便本模組自己使用。另外，為了方便程式的撰寫並測試，還容許 -compile(export_all) 定義本模組的所有函數全部對外釋出。 -compile(export_all). |
(略) |
| 巨集 | 巨集是將一項資料以另一個文字做為代名。
-define ( 代名 , 資料 ).
? 代名
?MODULE |
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| 類型 | 構詞規則 | 例子 | ||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 變數 |
變數是一種提供與資料綁定、賦值的詞彙。Erlang的變數是單一賦值，一個變數只能賦值一次。
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| 樣式匹配 |
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| 函數 |
函數是由一或多項對應規則組成。每一項規則是將一部份匹配樣式的輸入映射到相對的輸出。
原子 ( 變數 , 變數 , ... ) -> 表達式 , 表達式 , ... 在 -> 左邊是函數名稱及搭配的參數列，右邊為函數本體。
規則 ; 規則 ; ... ; 規則 . 以分號分隔一或多項規則，並最後以句號結束。 同一函數的每一規則必須以相同的原子開頭，並接受相同數量的 參數列。 函數被呼叫時，會讓呼叫方依序對被呼叫方的每一條函數規則做樣式匹配，比對函數名稱、參數數目、參數樣式等等。首先完成匹配的函數規則會被執行，並且後面的函數規則會被忽略。 |
見以下「函數式程式設計」小節 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 函數呼叫 | 格式為
原子 ( 資料 , 資料 , ... ) 表示函數名稱及搭配的參數列。呼叫符合函數名稱及 相同參數數目的函數。 函數呼叫時，所給予的參數可能是已賦值的變數。並且，如果參數是變數，必須是已賦值的變數。 |
見以下「函數式程式設計」小節 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 真值比較 |
真值比較的結果，如果成功則傳回true原子，失敗則傳回false原子。 請記得，Erlang是以true和false表示布林資料類型。 |
(略) | ||||||||||||||||||||||||||||
| 運算子 | Erlang提供常用的運算子方便基本運算。運算子是用在中序的表達式裏，包含 + - * / div(商) rem(餘) 等。位元算算有 bnot, band, bor, bxor, bsl(算術左移), bsr(算術右移) 等。用於列表有 ++(列表銜接) --(列表剔除) 等。各種運算式皆可用 ( ) 調整運算優先順序。 | (略) | ||||||||||||||||||||||||||||
| 防衛式（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） |
防衛式是接在when關鍵字之後的一組表達式，藉由防衛式的真偽值做程式控制處理。 防衛式的原則如下方所述：
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| 受防衛式限制的函數 |
函數對應規則格式為： 原子 ( 變數 , 變數 , ... ) -> 表達式 , 表達式 , ... 若一條函數規則加上防衛式，此規則的處理範圍會多一些限制。受防衛式限制的函數對應規則格式為： 原子 ( 變數 , 變數 , ... ) when 防衛式 -> 表達式 , 表達式 , ... |
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| 行後註解 | 任何 % 符號開頭，往後到行尾的文字皆為註解文字。 | 'H.W.'. % Hello, World! | ||||||||||||||||||||||||||||
| λ演算式 |
λ演算式是匿名函數，在Erlang以 fun ... end 關鍵字敘述。格式為： fun ( 變數 , 變數 , ... ) -> 表達式 , 表達式 , ... end 使用無參數的λ演算式，可以做出惰性求值的效果。 |
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| 因果式 |
使用 if ... end 關鍵字敘述條件判斷原則。格式為： if 防衛式 -> 表達式, 表達式, ... ; 防衛式 -> 表達式, 表達式, ... ; ...... 防衛式 -> 表達式, 表達式, ... end |
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| 案例式 |
使用 case ... of ... end 關鍵字，根據一個變數的案例，帶往相對的處理程序。格式為： case 表達式 of 樣式 -> 表達式, 表達式, ... ; 樣式 -> 表達式, 表達式, ... ; ...... 樣式 -> 表達式, 表達式, ... end
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| 試誤 |
使用 try ... catch ... end 關鍵字敘述試誤的情況與結果。格式為： try 表達式 of 樣式 -> 表達式, 表達式, ... ; 樣式 -> 表達式, 表達式, ... ; ...... 樣式 -> 表達式, 表達式, ... catch 樣式(例外) -> 表達式, 表達式, ... ; 樣式(例外) -> 表達式, 表達式, ... ; ...... 樣式(例外) -> 表達式, 表達式, ... after 表達式, 表達式, ... end
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(略) | ||||||||||||||||||||||||||||
| 接收訊息 |
每個Erlang程式執行時，都可以從自己程序的郵箱中取得由其他程序送到的訊息。可以使用 receive ... end 關鍵字接收訊息，格式為： receive 樣式 -> 表達式, 表達式, ... ; 樣式 -> 表達式, 表達式, ... ; ...... 樣式 -> 表達式, 表達式, ... end
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| 發送訊息 |
Erlang容許向程序傳送訊息。使用 ! 關鍵字，格式為： 程序代號 ! 訊息
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| 列表解析（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 列表解析，是提供快速建立列表的語法。語法等同於集合建構式（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。格式為：
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開源電信平台包括一個Erlang直譯器、一個Erlang編譯器、程序節點通訊協定、CORBA、一個分散式資料庫Mnesia（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）、以及許多程式庫[6]。 內建函數涵蓋了各種方面的功能，涵蓋了系統命令、資料存取、格式轉換、網路通訊、圖形介面、 ... 等。以下列表介紹幾項常用的Erlang內建函數。(參閱文件（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）或索引 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）)
| 模組:函數名稱 / 參數數目 | 用途 |
|---|---|
| c:cd / 1 |
切換到指定目錄位置。 > c:cd("D:\\code").
D:/code/
ok
當指定目錄不正確時，則保持在原目錄位置。 |
| c:c / 1 |
編譯指定的程式碼，之後載入新編譯好的程式。 > c:c(test). % test.erl 必須存在於目錄位置
{ok, test}
> c:c(test1).
./test1.erl:none: ...
error
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| io:format / 2 |
按照指定的格式文字將資料印在標準輸出埠。 > io:format("~.8B, ~c, ~s, ~.2f~n", [32, $a, "hello", 3.1416]).
40, a, hello, 3.14
ok
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| lists:sublist / 3 |
由列表中擷取子列表。Erlang字串是整數列表，於是本函數視同擷取子字串。 > lists:sublist("Hello, World!", 2, 2).
"el"
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Hello World 程式
這是輸出 Hello World 的一種方式：[7]
-module(hello).
-export([hello_world/0]).
hello_world() -> io:fwrite("hello, world\n").
若要編譯這個程式，將它存為一個名為 hello.erl 的文字檔，然後從 Erlang終端 進行編譯。不要忘了在每個命令的最後加上一個句號（.）。例如：
Erlang (BEAM) emulator version 4.9.1 [source]
Eshell V4.9.1 (abort with ^G)
1> c(hello).
{ok,hello}
（在 Unix系統 上，你可以通過在命令列裡輸入 "erl" 來進入 Erlang終端。在 Windows系統 上，你需要打開一個 命令提示符 視窗，然後輸入 "werl"來進入 Erlang終端，或者在程式功能表中找到 Erlang 的圖示。）從 Erlang終端 上運行這個程式：
2> hello:hello_world(). hello, world ok
函數式程式設計
Erlang支持函數式程式設計的一般特色，特色包括單次賦值、遞迴定義、λ演算與高階函數等等。Erlang函數大致寫法如下，以整數階乘模組為例：
-module(fact).
-export([fac/1]).
fac(N) when N > 1 ->
N * fac(N-1);
fac(1) ->
1.
以下是快速排序演算法的Erlang實作：
%% quicksort:qsort(List)
%% Sort a list of items
-module(quicksort).
-export([qsort/1]).
qsort([]) -> [];
qsort([Pivot|Rest]) ->
qsort([ X || X <- Rest, X =< Pivot]) ++ [Pivot] ++ qsort([ Y || Y <- Rest, Y > Pivot]).
以下是費氏數列求解函數：
-module(example).
-export([fibo/1]).
fibo(N) when N > 1 ->
fibo(N-1) + fibo(N-2);
fibo(1) ->
1;
fibo(0) ->
0.
> c(example).
{ok,example}
> lists:map(fun(X)->example:fibo(X) end, lists:seq(1,10)).
[1,1,2,3,5,8,13,21,34,55]
函數式程式設計難免以遞迴計算，而消耗了大量遞迴堆疊空間。為了克服這個問題，一般使用累積參數與尾端遞迴等技巧節省遞迴數目：如以下例子。
-module(test).
-export([fibo_accu/1]).
fibo_accu(N) ->
fibo(N, 0, 1).
fibo(N, C1, C2) when N > 2 ->
fibo(N-1, C2, C1+C2);
fibo(0, _, _) ->
0;
fibo(1, _, _) ->
1;
fibo(_, C1, C2) ->
C1+C2.
> c(example).
{ok,test}
> lists:map(fun(X)->test:fibo_accu(X) end, lists:seq(1,10)).
[1,1,2,3,5,8,13,21,34,55]
函數式程式設計容許使用高階函數求解。以下例子說明Erlang實做複合函數。 ( f o g ，唸作 f after g 。)
'After'(F, G) ->
fun(X) ->
erlang:apply(F, [erlang:apply(G, [X])])
end.
- 請注意after是Erlang關鍵字。因此，以上函數命名為′After′避開關鍵字。
> (example:'After'(fun test:show/1, fun test:parse/1))(3.1416). Real number 3.141600 is met. ok
平行式程式設計
Erlang最主要的特色是平行導向程式設計，強調多程序平行運作，並且以訊息對彼此溝通[8]。Erlang提供了spawn函數和 ! 、 receive ... end 等關鍵字，可以描述在Erlang/開源電信平台中的如何啟動一些程序、並且如何讓程序傳遞訊息。此外，平行導向程式設計的精神還強調程序的容錯處理，藉由程序發生錯誤時的訊息傳遞，使其他程序可以得知錯誤的發生，使方便於後續處理。以下分別介紹平行導向程式設計的一般程式撰寫方式，以及錯誤處理的使用方式。
基本的平行程式示範如下：
- 以下啟動一個程序。
% create process and call the function web:start_server(Port, MaxConnections) ServerProcess = spawn(web, start_server, [Port, MaxConnections]),
- 以下是在任何程式中，對先前起動的程序送一則訊息 {pause, 10} 。
% send the {pause, 10} message (a tuple with an atom "pause" and a number "10")
% to ServerProcess (asynchronously)
ServerProcess ! {pause, 10},
- 以下是一段接收訊息的程式。每個程序都擁有一份郵箱，可佇留收到的訊息； receive ... end 程式片斷是從程序的郵箱中取出最早佇留的訊息。
% receive messages sent to this process
receive
a_message -> do_something;
{data, DataContent} -> handle(DataContent);
{hello, Text} -> io:format("Got hello message: ~s", [Text]);
{goodbye, Text} -> io:format("Got goodbye message: ~s", [Text])
end.
收到 a_message 結果就是 do_something ；收到 {data, DataContent} 結果會呼叫 handle(DataContent) ；
收到 {hello, Text} 結果教是印出 "Got hello message: ..." ，收到 {goodbye, Text} 結果是印出
"Got goodbye message: ..." 。
以下程式，示範產生一組環狀傳遞訊息的程序。
ring_proc(Funs) ->
Ns = lists:seq(1, length(Funs)),
[P|Pids] = [ spawn(?MODULE, lists:nth(Nth,Funs),[]) || Nth <- Ns ],
[ Pid ! ToPid || {Pid, ToPid} <- lists:zip([P|Pids], Pids++[P]) ].
func() ->
receive
ToPid ->
func_msg_(ToPid)
end.
func_msg_(ToPid) ->
receive
stop ->
io:format("Stop process ~w~n", [self()]),
ToPid ! stop;
Message ->
io:format("~w: transmit message to ~w~n", [self(), ToPid]),
ToPid ! Message,
func_msg_(ToPid)
end.
接收stop訊息，就對下一個程序送stop訊息；接收到其他任何訊息，就對下一個程序送同樣的訊息。
如果傳送任何其他訊息，就會讓所有的程序不斷對下一個程序傳遞訊息。而以下是測試傳送stop訊息的執行結果。
> [P|_] = example:ring_proc([func,func,func]). [<0.233.0>,<0.234.0>,<0.232.0>] > P ! stop. Stop process <0.233.0> stop Stop process <0.234.0> > Stop process <0.232.0> >
Erlang容錯處理機制，由二個步驟實現：一是將二個程序連接起來，二者之間存在一道通訊管道，可提供錯誤訊息的傳遞 ── 在此使用link/1函數；二是將程序回報錯誤的機制打開 ── 在此使用process_flag/2函數。
- 使用link(Pid)讓程序連接到另一個程序。
-module(example).
-compile(export_all).
hello() ->
Pid = spawn(?MODULE, world, []),
link(Pid),
... .
執行時，以 Pid = spawn(example, hello, []) 啟動程序，此程序將啟動另一個程序，並且與它連接。
- 但以上程式還不會有錯誤訊息的傳遞機制，因為回報錯誤的開關還沒有打開。
- 開啟程序回報錯誤機制。
以上 hello/0 函數前段使用process_flag/2函數，將trap_exit標籤打開，即可開啟程序回報錯誤機制。
hello() ->
process_flag(trap_exit, true),
Pid = spawn(?MODULE, world, []),
link(Pid),
... .
於是，當程序結束時，會送出{'EXIT', From, Reason}資料。程序正常結束時，Reason為normal。
另外，spawn函數另外有程序連接版本，spawn_link函數，同時啟動並連接到新程序。
分散式程式設計
Erlang提供分散式機制，能在另一台電腦啟動一些Erlang程序，並由本機電腦對其他電腦的Erlang程序傳遞訊息。
- 當啟動Erlang環境時，加上一個網路節點名稱，就進入分散式Erlang模式。節點可以使用埠號與其他節點通訊。
$> erl -name node_1
- 在同一個網域中，網路節點名稱可以使用短名。
$> erl -sname node_1
啟動新的網路節點時，Erlang使用epmd (Erlang埠號對應管理系統) 指派埠號，提供節點使用。
當知道一個網路節點名稱時，可以在該節點產生新程序。
- 在指定節點RemoteNode啟動一個程序，spawn啟動參數依序為節點名稱、模組名稱、函數名稱、函數的參數列。
% create a remote process and call the function web:start_server(Port, MaxConnections) % on machine RemoteNode RemoteProcess = spawn(RemoteNode, web, start_server, [Port, MaxConnections]), 在遠端節點產生新程序之後，可以使用平行式程式設計的技巧，與遠端程序通訊。
Erlang / 開源電信平台提供的程式庫，於分散式程式設計可以使用net_adm、net_kernel、slave、... 等模組，做網路通訊[9]。
其他程式設計典範
Erlang程式員可以使用惰性求值。不過，必須使用λ演算式，才能做到惰性求值。
以下是惰性求值的一例：假設有個剖析器程式如下，由於及早求值特徵，本程式將不會求解。 expr() -> alt(then(factor(), then(literal($+), factor())), then(factor(), then(literal($-), factor()))). factor() -> alt(then(term(), then(literal($*), term())), then(term(), then(literal($/), term()))). term() -> alt(number(), xthen(literal($(), thenx(expr(), literal($))))). 此處使用λ演算式及適當使用函數名稱表示，就能進行求值。示例如下。 expr() -> fun () -> alt(then(fun factor/0, then(literal($+), fun factor/0)), then(fun factor/0, then(literal($-), fun factor/0))) end. factor() -> fun () -> alt(then(fun term/0, then(literal($*), fun term/0)), then(fun term/0, then(literal($/), fun term/0))) end. term() -> fun () -> alt(number(), xthen(literal($(), thenx(expr(), literal($))))) end.
應用
- Wings 3D，一個用Erlang編寫的三維計算機圖形軟體。
- YAWS（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），以Erlang編寫的高效HTTP伺服器。
- DISCO（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），以Erlang編寫的MapReduce架構系統。
- Apache CouchDB（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），以Erlang編寫的MapReduce文件式資料庫系統。
- RabbitMQ（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），能搭配Erlang運作的訊息佇列系統。
- 開放電信平台
- WhatsApp：其後端服務器應用使用了Erlang及FreeBSD[10]。支持了4.5億的活躍用戶
- ejabberd（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）,世界上最流行的XMPP即時通訊服務器
- EMQX（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），以Erlang編寫的高可用、分布式MQTT消息服務器。
社區
- Erlang Central（英文）
- Erlang Resources 豆瓣小站（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（簡體中文）
- Erlang中文社區 erlang-china.org（簡體中文）
- Erlang中文教程 erlang-cn.com（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（簡體中文）
- Erlang中文社區 cnerlang.com（簡體中文）
- Erlang中文 erlang-cn.org（簡體中文）
參考資料
延伸閱讀
外部連結
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