Компилируемый и интерпретируемый языки в чем разница

Основные принципы программирования: компилируемые и интерпретируемые языки

На данный момент этот блок не поддерживается, но мы не забыли о нём! Наша команда уже занята его разработкой, он будет доступен в ближайшее время.

Как и в предыдущей статье этого цикла, я хочу обратить ваше внимание на ключевые принципы программирования, которые влияют на всё то, что мы делаем, но с которыми мы редко сталкиваемся напрямую и поэтому не до конца их понимаем. Тема сегодняшней статьи — компилируемые и интерпретируемые языки.

Будучи разработчиками, мы часто сталкиваемся с такими понятиями, как компилятор и интерпретатор, но я считаю, что многие не совсем понимают, что они означают. Между тем, компиляция и интерпретация — это основы работы всех языков программирования. Давайте взглянем на то, как на самом деле устроены эти понятия.

Вступление

Мы полагаемся на такие инструменты, как компиляция и интерпретация, чтобы преобразовать наш код в форму, понятную компьютеру. Код может быть исполнен нативно, в операционной системе после конвертации в машинный (путём компиляции) или же исполняться построчно другой программой, которая делает это вместо ОС (интерпретатор).

Компилируемый язык — это такой язык, что программа, будучи скомпилированной, содержит инструкции целевой машины; этот машинный код непонятен людям. Интерпретируемый же язык — это такой, в котором инструкции не исполняются целевой машиной, а считываются и исполняются другой программой (которая обычно написана на языке целевой машины). Как у компиляции, так и у интерпретации есть свои плюсы и минусы, и именно это мы и обсудим.

Прежде чем мы продолжим, стоит отметить, что многие языки программирования имеют как компилируемую, так и интерпретируемую версии, поэтому классифицировать их затруднительно. Тем не менее, чтобы не усложнять, в дальнейшем я буду разделять компилируемые и интерпретируемые языки.

Компилируемые языки

Главное преимущество компилируемых языков — это скорость исполнения. Поскольку они конвертируются в машинный код, они работают гораздо быстрее и эффективнее, нежели интерпретируемые, особенно если учесть сложность утверждений некоторых современных скриптовых интерпретируемых языков.

Низкоуровневые языки как правило являются компилируемыми, поскольку эффективность обычно ставится выше кроссплатформенности. Кроме того, компилируемые языки дают разработчику гораздо больше возможностей в плане контроля аппаратного обеспечения, например, управления памятью и использованием процессора. Примерами компилируемых языков являются C, C++, Erlang, Haskell и более современные языки, такие как Rust и Go.

Проблемы компилируемых языков, в общем-то, очевидны. Для запуска программы, написаной на компилируемом языке, её сперва нужно скомпилировать. Это не только лишний шаг, но и значительное усложнение отладки, ведь для тестирования любого изменения программу нужно компилировать заново. Кроме того, компилируемые языки являются платформо-зависимыми, поскольку машинный код зависит от машины, на которой компилируется и исполняется программа.

Интерпретируемые языки

В отличие от компилируемых языков, интерпретируемым для исполнения программы не нужен машинный код; вместо этого программу построчно исполнят интерпретаторы. Раньше процесс интерпретации занимал очень много времени, но с приходом таких технологий, как JIT-компиляция, разрыв между компилируемыми и интерпретируемыми языками сокращается. Примерами интерпретируемых языков являются PHP, Perl, Ruby и Python. Вот некоторые из концептов, которые стали проще благодаря интерпретируемым языкам:

• Независимость от платформы;
• Рефлексия;
• Динамическая типизация;
• Меньший размер исполняемых файлов:
• Динамические области видимости.

Основным недостатком интерпретируемых языком является их невысокая скорость исполнения. Тем не менее, JIT-компиляция позволяет ускорить процесс благодаря переводу часто используемых последовательностей инструкции в машинный код.

Бонус: байткод-языки

Байткод-языки — это такие языки, которые используют для исполнения кода как компиляцию, так и интерпретацию. Java и фреймворк .NET — это типичные примеры байткод-языков. На самом деле, Java Virtual Machine (JVM) — это настолько популярная виртуальная машина для интерпретации байткода, что на ней работают реализации нескольких языков. Кстати, недавно стало известно, что в новой версии Java будет также поддерживаться и статическая компиляция.

В байткод-языке сперва происходит компиляция программы из человекочитаемого языка в байткод. Байткод — это набор инструкций, созданный для эффективного исполнения интерпретатором и состоящий из компактных числовых кодов, констант и ссылок на память. С этого момента байткод передаётся в виртуальную машину, которая затем интерпретирует код также, как и обычный интерпретатор.

При компиляции кода в байткод происходит задержка, но дальнейшая скорость исполнения значительно возрастает в силу оптимизации байткода. Кроме того, байткод-языки являются платформо-независимыми, превосходя при этом по скорости интерпретируемые. Для них также доступна JIT-компиляция.

Заключение

Многие языки в наши дни имеют как компилируемые, так и интерпретируемые реализации, сводя разницу между ними на нет. У каждого вида исполнения кода есть преимущества и недостатки.

Вкратце, компилируемые языки являются самыми эффективными, поскольку они исполняются как машинный код и позволяют использовать аппаратное обеспечение системы. Однако это вводит дополнительные ограничение на написание кода и делает его платформо-зависимым. Интерпретируемые же языки не зависят от платформы и позволяют использовать такие техники динамического программирования, как метапрограммирование. Тем не менее, в скорости исполнения они значительно уступают компилируемым языкам.

Байткод-языки, в свою очередь, пытаются использовать сильные стороны обоих видов языков, и у них это неплохо получается.

ITmentor | Сайт про IT

• Новости
• Статьи
• Материалы
• Календарь
• Предложить контент
• О проекте

Сортировать по:

• По дате
• По просмотрам

Не выбрано

• Не выбрано
• 2016
• 2017
• 2018
• 2019
• 2020
• 2021
• 2022
• 2023

Не выбрано

• Не выбрано
• Январь
• Февраль
• Март
• Апрель
• Май
• Июнь
• Июль
• Август
• Сентябрь
• Октябрь
• Ноябрь
• Декабрь

• Бизнес иммиграция
• Законодательство
• Истории успеха / IT Style
• Маркетинг / Свой бизнес
• Стартап
• Образование / Работа в ИТ
• Языки программирования
• Mobile application
• Gamedev
• IT Belarus
• Технологии

Статьи

Компилируемые и интерпретируемые языки программирования

• Языки программирования
• Технологии

Желающие освоить язык программирования сталкиваются с такими понятиями, как компилятор и интерпретатор. Компиляция и интерпретация — это основа работы языков программирования.

Языки программирования в общем подходе делятся на два класса — компилируемые и интерпретируемые. Стоит отметить, что эта классификация языков программирования на компилируемые и интерпретируемые, является весьма условной, поскольку для любого языка программирования может быть создан как компилятор, так и интерпретатор. Кроме того бывают языки программирования смешанного типа.

Мы полагаемся на такие инструменты, как компиляция и интерпретация, чтобы преобразовать наш код в форму, понятную компьютеру. Код может быть исполнен нативно, в операционной системе после конвертации в машинный (путём компиляции) или же исполняться построчно другой программой, которая делает это вместо ОС (интерпретатор).

Компилируемые языки

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполняемый файл, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит программу с языка высокого уровня на низкоуровневый язык, понятный процессору сразу и целиком, создавая при этом отдельную программу

Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык. Вместе с тем при каждом изменении текста программы требуется ее перекомпиляция, что создает трудности при разработке. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Компилируемые языки обычно позволяют получить более быструю и, возможно, более компактную программу, и поэтому применяются для создания часто используемых программ.

Примерами компилируемых языков являются Pascal, C, C++, Erlang, Haskell, Rust, Go, Ada.

Интерпретируемые языки

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) ее текст без предварительного перевода. При этом программа остается на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Можно сказать, что процессор компьютера — это интерпретатор машинного кода. Кратко говоря, интерпретатор переводит на машинный язык прямо во время исполнения программы.

Программы на интерпретируемых языках можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий. Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора.

Примерами интерпретируемых языков являются PHP, Perl, Ruby, Python, JavaScript. К интерпретируемым языкам также можно отнести все скриптовые языки.

Многие языки в наши дни имеют как компилируемые, так и интерпретируемые реализации, сводя разницу между ними к минимуму. Некоторые языки, например, Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация, хотя отдельные его части для ускорения работы программы могут быть транслированы в машинный код непосредственно во время выполнения программы по технологии компиляции «на лету». Для Java байт-код исполняется виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine, JVM), для C# — Common Language Runtime.

Перепечатка статьи допускается только при указании активной ссылки на сайт itmentor.by

Хочешь получать новые статьи первым? Вступай в сообщества ITmentor Вконтакте и Facebook

Опубликован: 06-01-2017 49123 Поделиться:

Чем отличаются интерпретируемые и компилируемые языки программирования

Любая программа – это набор инструкций, будь то добавление 2 чисел или отправка запроса по сети. Компиляторы и интерпретаторы берут понятный для человека код и переводят его на машинный язык, который может прочесть компьютер.

В компилируемом языке целевая машина переводит программу самостоятельно. В интерпретируемом языке исходный код не переводится самой машиной; его читает и выполняет другая программа (интерпретатор).

Подробное объяснение

Представьте ситуацию: вы решили приготовить хумус. Но имеющийся у вас рецепт написан на древнегреческом. У вас, как человека не знающего этого языка, есть два варианта.

Вариант 1: кто-то уже перевел этот рецепт на ваш язык. Поэтому вы (и любой человек, знающий ваш язык) сможете прочесть рецепт в переводе и приготовить хумус. Переведенный рецепт и будет компилированной версией.

Есть и другой вариант: у вас есть друг, который знает древнегреческий. Поэтому, решив приготовить хумус, вы пригласили этого друга к себе. Друг сидит рядом и переводит рецепт – строчка за строчкой, – а вы занимаетесь готовкой. Ваш друг – это интерпретатор (переводчик) для интерпретируемой версии рецепта.

Компилируемые языки

Компилируемые языки сразу переводятся в машинный код, который может выполнить процессор. В результате они выполняются быстрее и эффективнее, чем интерпретируемые языки. Кроме того, в таких языках разработчик лучше контролирует аппаратные средства (управление памятью, использование ЦП и т.д.).

Компилируемым языкам требуется дополнительный этап «сборки», при котором их сначала компилируют вручную. Каждый раз при внесении изменений вам нужно будет «пересобирать» программу. Вернемся к примеру с хумусом. Перевод рецепта делался до того, как попал к вам в руки. Если автор рецепта захочет изменить тип оливкового масла, то весь рецепт придется переводить заново, а затем повторно отправлять вам.

Примеры истинных компилируемых языков: C, C++, Erlang, Haskell, Rust и Go.

Интерпретируемые языки

Интерпретаторы проходятся по каждой строке программы и выполняют все команды. Если автор из нашего примера захочет заменить оливковое масло, то он просто зачеркнет старую запись и добавит новую. А затем ваш друг-переводчик сразу увидит это изменение и переведет его вам.

Интерпретируемые языки гораздо медленнее компилируемых. Но с появлением JIT-компиляции (динамической компиляции) эта разница начинает сокращаться.

Примеры популярных интерпретируемых языков: PHP, Ruby, Python и JavaScript.

Небольшое пояснение

В большинстве языков программирования есть компилируемые и интерпретируемые реализации, а сам язык необязательно относится только к компилируемым или интерпретируемым. Но для простоты и удобства их принято относить к тому или иному типу.

Например, Python можно выполнять как компилируемую программу или интерпретируемый язык в интерактивном режиме. А большинство инструментов командной строки, интерфейсов командной строки и оболочек чисто теоретически относятся к интерпретируемым языкам.

Плюсы и минусы

Плюсы компилируемых языков

Обычно программы, скомпилированные в машинный код, выполняются быстрее интерпретируемых. Это связано с тем, что при переводе кода в процессе его выполнения увеличивается потребление ресурсов, что, в свою очередь, замедляет программу.

Минусы компилируемых языков

Основные недочеты компилируемых языков:

• нужно больше времени для завершения полной компиляции перед тестированием;
• сгенерированный двоичный код зависит от платформы.

Плюсы интерпретируемых языков

Интерпретируемые языки более гибкие и чаще предлагают такие возможности, как динамическая типизация и меньший размер программы. Кроме того, исходный код программы выполняют интерпретаторы, поэтому сам код не зависит от платформы.

Минусы интерпретируемых языков

Самый главный недочет этих языков – скорость выполнения. Она обычно ниже, чем в компилируемых языках.

Интерпретируемый язык программирования

Интерпретируемый язык программирования — язык программирования, в котором исходный код программы не преобразовывается в машинный код для непосредственного выполнения центральным процессором (как в компилируемых языках), а исполняется с помощью специальной программы-интерпретатора.

В общем случае, любой язык может быть компилируемым и интерпретируемым, так что данное разделение относится к практике применения языка, а не является его свойством. При этом для многих языков существует различие в производительности между компилируемой и интерпретируемой реализацией.

Большое количество языков, включая BASIC, C, Lisp, Pascal и Python, имеют обе реализации. В Java используется JIT-компиляция для генерации машинного кода, хотя изначально он переводится в интерпретируемую форму. Языки Microsoft .NET Framework компилируются в Common Intermediate Language (CIL), который во время выполнения компилируется в нативный код. Большинство реализаций Lisp позволяют смешивать оба вида кода.

История

В ранние годы развития программирования на языки сильно влиял выбор способа выполнения. Например, компилируемые языки требовали задания типа данных переменной в момент ее описания или первого использования. В то время как интерпретируемые языки в силу своей динамической природы позволяли отказаться от этого требования, что давало больше гибкости и ускоряло разработку.

Изначально интерпретируемые языки преобразовывались в машинный код построчно, то есть каждая логическая строка компилировалась непосредственно перед выполнением. В результате каждая инструкция, заключенная в тело цикла и исполняемая несколько раз, столько же раз обрабатывалась транслятором. В настоящее время такие эффекты редки. Большинство интерпретируемых языков предварительно транслируются в промежуточное представление. Оно представляет собой байт-код или шитый код (threaded code). Это набор инструкций по вызову небольших фрагментов более низкоуровнего кода, эквивалентный нескольким командам ассемблера или командам виртуальной машины соответственно. Уже этот код испольняется интерпретатором или виртуальной машиной.

Например, такую схему используют следующие языки:

• Java
• Python
• Ruby (использует представление кода в виде абстрактного синтаксического дерева)

Промежуточный код может создаваться как явной процедурой компиляции всего проекта (Java), так и скрытой трансляцией каждый раз перед началом выполнения программы (Perl, Ruby) и при изменении исходного кода (Python).

Преимущества

Есть ряд возможностей, которые значительно легче реализовать в интерпретаторе, чем в компиляторе:

• кроссплатформенность
• рефлексия и интроспекция
• динамическая типизация
• использование динамической области видимости и замыканий

Кроме того, принципы и стиль программирования часто не требуют создания и описания специальных конструкций, оформляющих программу (манифестов, классов, типов данных). Это позволяет разрабатывать и тестировать код постепенно, что удобно как для написания небольших программ, так и для изолированной разработки модулей для сложных систем. В силу своей универсальности их удобно применять в качестве скриптовых языков.

Недостатки

Основным недостатком является меньшая производительность по сравнению с компилируемыми языками, преобразуемыми в машинный код. Трансляция в байт-код и JIT-компиляция не решают этой проблемы полностью. Дополнительный слой интерпретатора или виртуальной машины замедляет выполнение программы и может требовать больше ресурсов.

Из-за отсутствия компиляции всего проекта большинство ошибок можно поймать только во время выполнения. В результате в среднем интерпретируемый код следует тестировать тщательнее компилируемого, строже придерживаться соглашений по оформлению программ и использовать дополнительные анализаторы качества кода. Последний недостаток выражен несильно, так как при серьезной разработке на компилируемых языках также необходимо применение этих средств.

Области использования

Исключение этапа компиляции позволяет производить более быструю разработку программ, поэтому интерпретируемые языки используются при написании сложных одноразовых программ (например, для проведения однократного вычисления).

Пример

Программа helloworld.py на языке Python может содержать всего одну строку:
print «Hello world!» — интерпретатор этого языка (который сам, в свою очередь, написан на компилируемом языке программирования) сможет исполнить эту программу и вывести результат.
$ python helloworld.py
Hello world!

Список языков

К интерпретируемым языкам можно отнести все скриптовые языки.

• Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

• Интерпретаторы
• Реализации языков программирования
• Языки программирования

Wikimedia Foundation . 2010 .